Tài liệu Khóa luận tốt nghiệp đề xuất công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp để phục vụ cho cụm dân cư nhỏ

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt chưa xử lý ........ 9 Bảng 1.2. Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong bùn cặn bể tự hoại . 10 Bảng 1.3. Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong nước thải công nghiệp .. 10 Bảng 1.4. Các mức độ xử lý nước thải và các công trình .............................. 14 Bảng 1.5. Chi phí hàng năm của hộ gia đình dành cho các kiểu NVS........... 22 Bảng 3.1. Các thông số thiết kế bể tự hoại cải tiến ....................................... 53 Bảng 3.2. Bảng tính kích thước tối thiểu của bể tự hoại cải tiến xử lý nước đen và nước xám theo số người sử dụng bể .................................. 53 Bảng 3.3. Bảng tính kích thước tối thiểu của bể tự hoại cải tiến xử lý nước đen theo số người sử dụng bể ....................................................... 54 Bảng 3.4. Các loại bể tự hoại, cấu tạo và điều kiện áp dụng ......................... 57 Bảng 3.5. Thành phần dinh dưỡng của một số phân hữu cơ.......................... 60 Bảng 3.6. Một số loại nhà vệ sinh ở Việt Nam ............................................. 61 Bảng 3.7. Các giải pháp và đặc điểm của công nghệ XLNT phân tán........... 63 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Nguồn gốc và hệ thống quản lý nước thải ....................................... 4 Hình 1.2. Phương thức lấy hộ gia đình làm trung tâm .................................. 18 Hình 1.3. Biểu đồ quan hệ giữa chi phí và hiệu quả XLNT .......................... 21 Hình 1.4. Biểu đồ quan hệ chi phí HTTN và mật độ dân .............................. 22 Hình 1.5: Các bước xử lý nước thải của DEWATS ...................................... 25 Hình 1.6. Các tiêu chí cơ bản để đảm bảo XLNT bền vững.......................... 33 Hình 1.7 Các bước tiến hành khi lập dự án khả thi XLNT & VSMT ............ 34 Hình 3.1 Hồ sinh vật tự nhiên....................................................................... 45 Hình 3.2. Sơ đồ cấu tạo giếng thấm.............................................................. 45 Hình 3.3: Giếng thấm cạn khi lớp đất thấm nước sát mặt đất........................ 46 Hình 3.4. Giếng thấm đặt sâu khi lớp không thấm nước dày ........................ 46 Hình 3.5. Sơ đồ cấu tạo cánh đồng tưới........................................................ 48 Hình 3.6. Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của cánh đồng tưới ............................ 49 Hình 3.7. Cấu tạo bể tự hoại thông thường ................................................... 50 Hình 3.8 Bể tự hoại cải tiến với vách ngăn mỏng dòng hướng lên (BAST) . 51 Hình 3.9 Bể tự hoại cải tiến có các vách ngăn mỏng dòng hướng lên và ngăn lọc kỵ khí (BASTAF)........................................................... 52 Hình 3.10. Sơ đồ tính toán kích thước của bể tự hoại cải tiến có các vách ngăn mỏng dòng hướng lên BAST ............................................... 55 Hình 3.11. Sơ đồ tính toán kích thước của bể tự hoại cải tiến có các ............ 56 vách ngăn mỏng dòng hướng lên và ngăn lọc kỵ khí BASTAF .................... 56 Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý lọc nước thải từ bể tự hoại qua đất.................... 58 Hình 3.13 Sơ đồ cấu tạo bể Biogas............................................................... 60 Hình 3.14 Nhà vệ sinh.................................................................................. 61 Hình 3.15. Sơ đồ nguyên tắc thoát và xử lý nước thải tập trung ................... 65 v Hình 3.16 Sơ đồ nguyên tắc thoát và xử lý nước thải phân tán, tại chỗ......... 68 Hình 3.17. Sơ đồ hệ thống thoát và xử lý nước thải cho chung cư ................ 74 Hình 3.18. Bãi lọc ngầm kết hợp cây hoa cảnh khu đô thị Ecopark .............. 75 Hình 3.19. Bãi lọc, bãi thấm kết hợp trồng hoa, cây cảnh khu đô thị Ecopark .... 76 Hình 3.20. Hồ sinh học kết hợp ao cá cảnh khu đô thị Ecopark ........................ Hình 3.21. Bãi lọc ngầm kết hợp tiểu cảnh ................................................... 78 Hình 3.22. Khu biệt thự Lâm Viên – Đặng Xá ............................................. 79 Hình 3.23. Khu biệt thự liền kề Đặng Xá ..................................................... 79 Hình 3.24. Khu dân cư siêu thị Hapro Mart.................................................. 81 Hình 3.25. Khu dân cư siêu thị Hapro Mart.................................................. 82 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD Nhu cầu oxy hóa sinh hóa BVMT Bảo vệ môi trường BTH Bể tự hoại CN Công nghệ COD Nhu cầu oxy hóa hóa học DO Oxy hòa tan HSH Hồ sinh học HTTN Hệ thống thoát nước MLTN Mạng lưới thoát nước NVS Nhà vệ sinh QLNT Quản lý nước thải QLVH Quản lý vận hành QLVHBD Quản lý vận hành bảo dưỡng SS Cặn lơ lửng TDS Tổng chất rắn hòa tan TN Tổng Nito TP Tổng Phối Pho TS Tổng lượng chất rắn TSS Tổng chất rắn lơ lửng TXL Trạm xử lý XLNT Xử lý nước thải VSV Vi sinh vật VSMT Vệ sinh môi trường vii MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam hiện nay có gần 1000 đô thị với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa và phát triển kinh tế đang ngày một gia tăng, kéo theo lượng nước sử dụng cho sinh hoạt, sản xuất và lượng nước thải tăng lên nhanh chóng. Việc thoát nước và vệ sinh tại các khu đô thị, khu dân cư đang tồn tại nhiều bất cập, chưa được giải quyết hợp lý, đa số nước thải của khu công nghiệp, bệnh viện, khu dân cư chưa được xử lý mà thải trực tiếp ra sông, hồ…. Một số nơi thành phố, thị xã đã chú ý đầu tư xây dựng các công trình thoát và xử lý nước thải song việc thực thi và vận hành các công trình đó còn chứa đựng không ít những vấn đề thách thức, mâu thuẫn và nan giải giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, kỹ thuật hiện đại và kinh phí đầu tư. Vấn đề có thể không phải là đầu tư nhiều hay ít mà phải lựa chọn mô hình và giải pháp đầu tư hợp lý. Việc lựa chọn công nghệ hiện đại sẽ kéo theo chi phí lớn không phù hợp, việc giải quyết cục bộ nhỏ lẻ có khi chỉ là biện pháp tình thế không bền vững. Việc lựa chọn một giải pháp công nghệ phù hợp nhưng cũng phải dễ dàng dịch chuyển đến tương lai, đó chính là yếu tố bền vững cho sự phát triển. Việc lựa chọn công nghệ chi phí thấp không có nghĩa là đối lập với việc phát triển các công nghệ tiên tiến hiện đại. Tuy nhiên trong điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội cụ thể những mô hình xử lý đơn giản, có hiệu quả và bền vững sẽ được lựa chọn sử dụng. Do vậy đề tài “Đề xuất công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp để phục vụ cho cụm dân cư nhỏ” là cần thiết và sẽ đem lại nhiều lợi ích, góp phần cải thiện môi trường sống, bảo vệ môi trường và đem lại hiệu quả kinh tế - xã hội. 1 1.2. Mục đích của đề tài Mục đích của đề tài là nghiên cứu thiết lập luận chứng, luận cứ, xác định phương pháp luận và xây dựng các tiêu chí làm cơ sở và đề xuất quy trình lựa chọn công nghệ xử lý NT sinh hoạt chi phí thấp cho các cụm dân cư nhỏ. 1.3. Yêu cầu của đề tài Để đạt được mục đích của đề tài cần yêu cầu như sau: - Lựa chọn các công nghệ xử lý nước thải đơn giản, chi phí thấp, so sánh các đặc điểm của các công nghệ để từ đó lựa chọn được dây chuyền công nghệ xủ lý phù hợp. 2 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về nước thải – Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải. 1.1.1 Khái niệm về nước thải Quá trình hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người tại các đô thị làm phát sinh các chất thải dưới các dạng rắn, lỏng và khí. Chất thải dạng lỏng, hay nước thải, sau khi qua các khâu xử lý làm sạch sẽ là một nguồn nước cấp quan trọng cho các đô thị (Hình 1.1). Nước thải là nước sau quá trình sử dụng trong các hoạt động của con người, có thành phần bị biến đổi, chứa các chất ô nhiễm. Theo nguồn gốc, nước thải có thể là hỗn hợp của nước hay chất lỏng có chứa các chất thải từ các hộ gia đình, trường học, khu thương mại hay công nghiệp với nguồn nước ngầm, nước mặt hoặc nước mưa [Metcalf và Eddy, 2003] Có nhiều loại nước thải với thành phần, tính chất khác nhau và cũng có nhiều loại hình công nghệ và kỹ thuật xử lý làm giảm tác động tiêu cực của nước thải tới môi trường tiếp nhận. Theo nguồn gốc phát sinh, nước thải có thể được phân loại theo bốn loại hình như sau: - Nước thải công nghiệp - Nước thải sinh hoạt - Nước thải thương mại - Nước mưa chảy bề mặt 3 Hình 1.1. Nguồn gốc và hệ thống quản lý nước thải Nước thải công nghiệp: Nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất, thương mại, khai khoáng, các hoạt động tại khu lâm nghiệp, bao gồm cả nước chảy bề mặt và nước rỉ rác từ các khu tiếp nhận chất ô nhiễm và các kho lưu trữ hàng thương mại, công nghiệp.[6] Nước thải sinh hoạt: Nước thải phát sinh chủ yếu từ các hộ gia đình, khu văn phòng, trường học, và những nguồn tương tự, được gọi là nước thải vệ sinh hoặc nước thải sinh hoạt. Loại hình nước thải này cũng bao gồm nước thải phát sinh từ các cơ sở dịch vụ ăn uống, cơ sở giặt là có trang bị không quá bốn máy giặt, cơ sở nuôi gia súc, gia cầm (chuồng trại, trạm thú y, cơ sở chăn nuôi), dịch vụ chăm sóc sức khoẻ, với điều kiện là không chứa các chất độc tố, chất nguy hại và chất thải công nghiệp.[6] 4 Nước mưa chảy tràn bề mặt: Nước chảy tràn có nguồn gốc từ nước mưa, tuyết tan, nước mưa thoát trên hè đường phố,... đây là phần nước không thấm qua đất và chảy tràn trên mặt đường, đất và được thu gom vào các hệ thống thoát nước thành phố hoặc chảy vào các nguồn nước mặt. 1.1.2. Các đặc tính của nước thải Thành phần của nước thải rất đa dạng: chứa các vi khuẩn gây bệnh hoặc không gây bệnh, các hợp chất hữu cơ tan hoặc không tan, hợp chất vô cơ tan hoặc không tan, xác động thực vật, khí sinh học, chất độc. [9] 1.1.2.1. Đặc điểm về lưu lượng Lưu lượng nước thải là một thông số quan trọng trong việc thiết kế lựa chọn quy mô và loại hình công nghệ trạm xử lý, thiết kế và quy mô trạm, thậm chí là cả việc lựa chọn hệ thống thoát nước chung hay riêng. Lưu lượng nước thải có thể được biểu thị bằng lưu lượng đặc trưng, là lưu lượng trong một ngày đêm, lưu lượng tới hạn (cực đại và cực tiểu), các hệ số về sự dao động của lưu lượng nước thải theo ngày, tháng và năm. Đối với hệ thống thoát nước chung (kết hợp nước thải và nước mưa), các thông số được khuyến cáo sử dụng như sau (Nguồn Weber, Vandevenne và Edline, 2002) - QDW hoặc Qm - lưu lượng đặc trưng trong mùa khô bằng lượng nước thải trong một ngày đêm /24 [m3/h] - Q18 - lưu lượng ban ngày trong mùa khô bằng lượng nước thải trong một ngày đêm/18 [m3/h] - Qp - lưu lượng dòng chảy cực đại về mùa mưa [m3/h]: 3Q18 < QP < 5Q18 hoặc Qp=(2÷4) QM đối với Việt Nam - Khi thiết kế các công trình xử lý sơ bộ cần sử dụng thông số tính toán 5Q18 - Khi thiết kế các công trình xử lý nước thải thu gom từ hệ thống cống thoát nước chung, cần sử dụng thông số tính toán 6Q18 hoặc 7Q18 5 1.1.2.2. Thành phần và chất lượng nước thải Các thông số vật lý [4,20] Cặn lơ lửng (SS) - các phần tử chất rắn không tan, tồn tại dưới dạng nổi trên mặt nước hoặc lơ lửng trong nước. Có thể loại bỏ bằng phương pháp cơ học. Tổng chất rắn hoà tan (TDS) - các chất rắn hữu cơ hoặc vô cơ, dạng tan nhưng không loại bỏ được bằng phương pháp lọc. Độ đục - thông số biểu thị trạng thái vẩn đục của nước, gây ra bởi các phần tử dạng lơ lửng. Độ màu - màu (nâu nhạt, xám, đen...) là thông số có thể nhận biết được bằng mắt. Độ màu liên quan trực tiếp tới độ pH và chỉ số DO (hàm lượng oxy hoà tan) trong nước và cho phép đánh giá tình trạng ô nhiễm của nước thải Nhiệt độ (0C hoặc 0F) - thông số quan trọng sử dụng trong thiết kế trạm xử lý thải bởi nó có ảnh hưởng tới quá trình xử lý sinh học, hoá học diễn ra trong nước. Độ dẫn điện (EC) - độ dẫn điện đánh giá khả năng nước truyền dẫn các dòng điện và có liên quan trực tiếp tới hàm lượng TDS. Các thông số hoá học [20] Tổng Nitơ (TN) - thông số đại diện cho tất cả các dạng tồn tại của Nitơ trong nước, bao gồm hàm lượng ammonia tự do ( NH +4 ), nitơ hữu cơ (Org-N), nitrite (NO2-) và nitrat (NO3-); tổng nitơ theo phương pháp Kjeldahl (TKN) là tổng hàm lượng nitơ hữu cơ và ammonia tự do. Tổng phốt pho (TP) - thông số đại diện cho tất cả các dạng phốt pho tồn tại trong nước, là tổng của hàm lượng phốt pho hữu cơ và phốt pho vô cơ Độ pH - thông số đánh giá tính axit hay kiềm của dung dịch với dung môi là nước 6 Độ Kiềm - thông số đáng giá tính axit hay kiềm của nước thải; khả năng tuỳ thuộc vào sự có mặt của các ion bicarbonat, carbonat và hydroxit có trong thành phần của nước. Clurua (Cr) - thông số đánh giá khả năng tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp Sunfat (SO4) - thông số đánh giá khả năng phát sinh khí (chủ yếu là khí H2S có mùi trứng thối), và có thể ảnh hưởng tới công đoạn xử lý bùn cặn hình thành trong quá trình xử lý nước thải. Các nguyên tố kim loại - ví dụ như As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg, Hg, Mo, Ni, Se, Na và Zn được đo để đánh giá khả năng tái sử dụng nước thải và ảnh hưởng của các kim loại nặng trong quá trình xử lý. Khí - các thành phần khí được sinh ra do các quá trình phân huỷ các hợp chất có trong bản thân nước thải, ví dụ như O2, CO2, H2S, NH3 và CH4. BOD5 - thông số biểu thị nhu cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày, đặc trưng bởi lượng ôxy cần thiết cho các vi khuẩn oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học có trong một đơn vị thể tích nước thải trong thời gian 5 ngày ở điều kiện 200C. COD - nhu cầu oxy hóa hoá học, đặc trưng cho lượng oxy cần thiết (tính bằng mg/L) để oxy hoá học các chất hữu cơ có trong nước thải bằng dichromat (chất oxy hoá mạnh) trong môi trường axit. BOD~ - thông số đặc trưng cho tổng lượng oxy hoà tan trong nước thải, cần thiết để vi khuẩn thực hiện quá trình oxy hoá sinh hoá các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học tính cho một đơn vị thể tích nước thải, cho đến khi quá trình hô hấp kết thúc. BOD~/COD - tỷ lệ BOD~/COD thể hiện khả năng phân huỷ sinh học của các chất hữu cơ trong mẫu nước thải (hay khả năng ứng dụng phương pháp sinh học trong xử lý nước thải). Dầu, mỡ - thường xuất hiện nhiều trong nước thải, bao gồm các chất béo, các loại dầu, các chất sáp và các hợp chất tương tự khác. 7 Các thành phần chất độc - trong nước thải có thể chứa một số các hợp chất độc gây ảnh hưởng tới quá trình sống của các vi sinh vật. Các chỉ tiêu vi sinh vật [4] Fecal coliform - các vi khuẩn sống trong đường ruột của các loại động vật thuộc nhóm máu nóng. Chỉ tiêu này đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn bởi các loại vi khuẩn gây bệnh có nguồn gốc từ phân. Các vi khuẩn coliform không phải là dạng vi khuẩn gây bệnh điển hình. Các vi sinh vật khác - vi khuẩn, và các loại virus có trong các chất thải, thể hiện mức độ ô nhiễm hay nhiễm bẩn độc tố của nước thải. Cần phải lưu ý đến các sinh vật này bởi chúng là nguồn gốc phát sinh dịch bệnh. Một vài chủng loại có khả năng sống lâu, thậm chí có thể sinh sống trong cơ thể người. Tuỳ thuộc vào công nghệ và mức độ xử lý, các vi sinh vật này có thể được xử lý triệt để hoặc không triệt để. Các chỉ tiêu này cần được kiểm soát trong nước thải sau xử lý, theo các mục đích: xả ra nguồn, tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp và lựa chọn các loại cây trồng và phương pháp tưới tiêu. 1.1.2.3. Đặc điểm của các loại nước thải Nước thải sinh hoạt: Có nguồn gốc phát sinh từ các hộ gia đình, công trình công cộng và khu công sở. Thành phần điển hình của nước thải sinh hoạt có thể tham khảo trong Bảng 1.1. Tại các khu vực có hệ thống thoát nước, bể tự hoại là một công trình được sử dụng phổ biến. Bể tự hoại sẽ giữ lại các chất cặn lắng trong nước thải và trong quá trình phân huỷ kị khí xảy ra trong bể. Một phần bùn cặn sẽ được hút khỏi bể hàng năm để đảm bảo duy trì hiệu quả xử lý của bể. Thành phần các chất ô nhiễm đặc trưng có trong bùn cặn bể tự hoại, được hút và vận chuyển tới trạm xử lý nước thải được nêu trong Bảng 1.2. Nước thải công nghiệp: tính chất của nước thải công nghiệp rất đa dạng do thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm rất khác nhau. Nước thải từ các loại hình công nghiệp như hoá dầu, chế biến thực phẩm, bia rượu và hoá chất thường có hàm lượng các hợp chất hữu cơ lớn, chỉ số BOD, chất rắn lơ lửng 8 và chất rắn hoà tan cao, độ pH, mùi và các hợp chất sunfua thường biến đổi (Bảng 1.3). Nước thải của các nhà máy hoá chất thường chứa nhiều các hợp chất độc hại (như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, phenol...) có hại đối với các vi sinh vật trong nước, ngay cả khi các loại chất độc này tồn tại với nồng độ nhỏ trong nước.[11] Bảng 1.1. Các thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt chưa xử lý Nồng độ Chất ô nhiễm Đơn vị Thấp Trung Cao Tổng lượng chất rắn (TS) mg/L 350 Bình 720 Tổng lượng hoà tan (TDS) mg/L 250 500 850 Cặn lơ lửng (SS) mg/L 100 220 350 Cặn lắng được ml/L 5 10 20 BOD5, 200C mg/L 110 220 400 COD mg/L 250 500 1.000 Nitơ (tổng N) mg/L 20 40 85 Hữu cơ mg/L 8 15 35 Ammonia tự do mg/L 12 25 50 Nitrit mg/L 0 0 0 Nitrat mg/L 0 0 0 Phôt pho (tổng P) mg/L 4 8 15 Hữu cơ mg/L 1 3 5 Vô cơ mg/L 3 5 10 Clorua mg/L 30 50 100 Sulfat mg/L 20 30 50 Độ kiềm (theo CaCO3) mg/L 50 100 200 Dầu và mỡ mg/L 50 100 150 107-108 107-108 Tổng Coliform MPN/100mL 106 -107 1.200 (Nguồn Weber, Vandevenne và Edline, 2002) 9 Bảng 1.2. Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong bùn cặn bể tự hoại Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 10.000 - 25.000 mg/L Nhu cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày đầu tiên (BOD5) 3.000-5.000 mg/L Nhu cầu oxy hoá học (COD) 25.000 - 4.000 mg/L Tổng N (TN) 200-700 mg/L Tổng P (TP) 100-300 mg/L Dầu và mỡ 2.500 - 7.500 mg/L (Nguồn Weber, Vandevenne và Edline, 2002) Bảng 1.3. Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong nước thải công nghiệp Ngành công nghiệp BOD (mg/L) TSS (mg/L) Hoá dầu 100-300 100-250 Thuộc da 1.0003.000 4.0006.000 Sản xuất 200-6.000 chai lọ Chưng cất 600rượu, đường 32.000 Chế biến 100-7000 thực phẩm 250Giấy 15.000 Hoá chất 50020.000 Dầu & Kim loại mỡ nặng (mg/L) (mg/L) Hợp chất dễ bay hơi (mg/L) Chất hữu cơ khó phân huỷ (mg/L) Phenol 0-270 2003.000 Asen, sắt sulfit 50-850 Crom 300-1.000 Ammonia Sulfit 100-200 0-3.500 20030.000 Ammonia 5-400 30-7000 500100.000 1.000170.000 0-2000 Selen, Kẽm Asen Canxi, bari Phenol 0-800 Phenol 0-5000 (Nguồn Weber, Vandevenne và Edline, 2002) 10 1.1.3. Hệ thống thoát nước thải 1.1.3.1. Hệ thống thoát nước chung Hệ thống thoát nước chung là hệ thống trong đó tất cả các loại nước thải, bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và nước mưa được thu gom, vận chuyển trong cùng một hệ thống thoát nước và dẫn đến công trình xử lý. 1.1.3.2. Hệ thống thoát nước riêng Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống có hai hay nhiều mạng lưới riêng biệt dùng để: + Vận chuyển nước bẩn nhiều (như nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất) xả vào hệ thống xử lý. + Vận chuyển nước ít bẩn hơn (như nước mưa, nước thải sản xuất ít nhiễm bẩn) xả vào hệ thống xử lý. 1.1.4. Vai trò của xử lý nước thải 1.1.4.1. Đối với môi trường Một trong những mục đích chính của việc xử lý nước thải (XLNT) là hạn chế việc xả thải các hợp chất hữu cơ "có tiêu thụ oxy" đến mức có thể vào nguồn tiếp nhận. Mặt khác, khi nước thải có chứa nhiều các chất dinh dưỡng, sẽ kích thích quá trình sinh trưởng và phát triển mạnh các loại cây trồng trong nước, dẫn tới sự suy giảm lượng oxy có trong nước và gây hiện tượng phú dưỡng trong nguồn nước. Vì vậy, loại bỏ các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải trước khi xả ra nguồn, là mục đích đầu tiên nhằm tiến tới một môi trường bền vững, giữ cho môi trường trong sạch cho các thế hệ hôm nay và trong tương lai.[8] 1.1.4.2. Đối với sức khoẻ Nước thải không được xử lý chứa rất nhiều các vi sinh vật gây bệnh. Tồn tại nhiều loại bệnh dịch có nguồn gốc từ các hoạt động thiếu vệ sinh như việc tắm rửa hay bơi lội trong nước bị nhiễm bẩn, hoặc việc tiêu thụ các loại động thực vật thuỷ sinh sống trong các nguồn nước bị ô nhiễm bởi nước thải, 11 như: bệnh ngứa ngoài da, viêm da, nhiễm khuẩn vết thương hay viêm dạ dày ruột, viêm da do virus, tả, lỵ, thương hàn. Hơn nữa trong nước thải còn chứa các chất độc hại, có khả năng làm biến đổi gen hay gây ung thư. Vì những lý do trên, việc loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh là rất cần thiết để bảo vệ sức khoẻ cộng đồng. 1.1.4.3. Về khía cạnh kinh tế Việc tái sử dụng nước thải sau xử lý cho nông nghiệp không chỉ có ý nghĩa về mặt môi trường mà còn là động lực phát triển cho các mục tiêu quốc gia, tạo ra một nền nông nghiệp phát triển bền vững trong khi đó sẽ bảo vệ được nguồn nước đang ngày càng khan hiếm. Một ưu điểm của việc sử dụng nước thải đã qua xử lý để tưới tiêu trong nông nghiệp là giảm mức độ xử lý nước thải, đồng nghĩa với việc làm giảm đáng kể chi phí cho quá trình xử lý nước thải, nhờ vào vai trò của đất và cây trồng như một dạng bể lọc sinh học tự nhiên. Ngoài ra, việc tận dụng các chất dinh dưỡng có sẵn trong nước thải còn giúp cắt giảm chi phí phân bón cho cây trồng. 1.1.5. Xử lý nước thải như thế nào? Có nhiều phương pháp làm sạch nước thải, tuỳ thuộc vào từng loại nước thải và mức độ nhiễm bẩn của chúng. Tại các vùng nông thôn, mục tiêu chính là tái sử dụng nước thải phục vụ tưới tiêu trong nông nghiệp. Vì thế, quá trình xử lý nước thải tập trung vào việc loại bỏ các tác nhân gây bệnh (giảm thiểu nguy cơ gây hại cho sức khoẻ) và lượng bùn cặn có trong nước thải (hạn chế nguyên nhân dễ gây hại cho sức khoẻ và bịt tắc đường ống trong mạng lưới phân phối nước tưới tiêu), có thể sử dụng quá trình lọc kỵ khí bằng bể lọc cát.[10] Đối với các vùng đô thị và các khu dân cư cần thiết phải xả nước thải ra sông, hồ hoặc xả vào đất, việc xử lý nước thải cần tiến hành nhằm loại bỏ các hợp chất hữu cơ và bùn cặn, để tránh việc xả thải quá mức lượng chất hữu cơ 12 (gây ảnh hưởng tiêu cực tới quá trình dinh dưỡng) vào nguồn tiếp nhận, là sông hoặc nguồn nước ngầm. Đối với các hộ gia đình, biện pháp xử lý nước thải phổ biến nhất là bể tự hoại. Trong các thành phố, một trong những phương pháp xử lý hiếu khí hiệu quả nhất là quá trình xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính. Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí cũng được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải công nghiệp và bùn cặn. Tuỳ theo phạm vi phục vụ, xử lý nước thải có thể tiến hành đơn lẻ (cục bộ) trong từng đối tượng thải nước (nhà dân, công sở) hoặc tiến hành xử lý chung cho một số hộ dân được kết nối bằng hệ thống thoát nước. Trong một số trường hợp, xử lý cục bộ cũng có thể ứng dụng hoặc kết hợp trong hệ thống xử lý nước thải chung. Ở châu Âu, xử lý đơn lẻ bằng bể tự hoại thường được tiến hành sơ bộ trước khi xả nước thải vào hệ thống cống thoát nước chung.[1] Một số hệ thống xử lý nước thải hiện đại có khả năng làm sạch triệt để nước thải, ví dụ như hệ thống vi lọc, công nghệ màng; tuy nhiên mức độ thích hợp của các loại công nghệ này phụ thuộc vào mục đích của quá trình xử lý nước thải. Ví dụ như: nước thải sau xử lý được tái sản xuất để khôi phục lại tầng chứa nước hay trong nông nghiệp, trong nuôi trồng thuỷ sản. 1.1.6. Quy trình xác định phương pháp xử lý nước thải Việc thiết kế các quy trình xử lý nước thải có thể rất khác nhau, phụ thuộc vào đặc điểm của nguồn phát sinh nước thải. Nói chung, các trạm xử lý nước thải nhỏ lẻ được sử dụng khi các trạm xử lý quy mô công suất lớn không thực hiện được do không phù hợp hoặc do điều kiện khả thi về mặt kinh tế bị hạn chế. Trong thực tế, không chỉ quy mô của khu dân cư mà còn có rất nhiều các yếu tố khác nhau ảnh hưởng tới việc lựa chọn quy trình xử lý. Khí hậu, địa hình, khoảng cách ly tới các khu dân cư, tỷ lệ bao phủ của mạng lưới thoát nước và chính sách kinh tế, chính trị cũng cần được xem xét trong việc lựa chọn một trạm xử lý nước thải độc lập. Tất cả các khía cạnh trên cần được xem xét một cách tổng quát khi lựa chọn phương pháp xử lý nước thải.[5] 13 Các yếu tố chính trong việc xem xét, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt là hiện trạng nguồn nước, hiện trạng mạng lưới thu gom nước thải, mật độ dân cư, kỹ năng quản lý và vận hành, điều kiện sẵn có của đất đai, chi phí điện năng, đặc điểm nguồn tiếp nhận và khả năng tự làm sạch của nó, các điều kiện thuỷ văn, khí hậu và khả năng tái sử dụng dòng nước thải sau xử lý. (UNEP, 1998] 1.1.7. Mức độ xử lý nước thải Trong xử lý nước thải, cần lựa chọn ứng dụng các phương pháp xử lý riêng phù hợp đối với từng thành phần chất ô nhiễm trong nước thải. Các phương pháp có thể được phân loại theo các mức độ xử lý khác nhau như trên Bảng 1.4. Các mức độ xử lý nước thải và các công trình Mức độ xử lý Xử lý sơ bộ Mục đích Các công trình Bước đầu tiên của xử lý sơ bộ nước Song chắn rác, bể thải là loại bỏ các tạp chất lớn, dầu lắng cát, máy nghiền mỡ và các tạp chất khác có thể gây rác, bể tách dầu mỡ phá huỷ hoặc ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý tiếp theo Xử lý bậc một Loại bỏ một phần các cặn lắng được Bể lắng bậc một, bể hoặc nổi trên mặt nước và một phần tự hoại, hồ sinh học chất hữu cơ trong nước thải Xử lý bậc hai ổn định kỵ khí .. Loại bỏ các chất hữu cơ có thể phân Hồ sinh học ổn định huỷ sinh học, các cặn lơ lửng chủ tuỳ tiện, bể lọc sinh yếu bằng phương pháp sinh học. Xử học, các công trình xử lý bậc hai còn được gọi là xử lý sinh lý sinh học kỵ khí, học. bùn hoạt tính, cánh đồng ngập nước nhân tạo 14 Mức độ xử lý Xử lý bậc ba Mục đích Các công trình Loại bỏ các chất tan và lơ lửng còn Hồ sinh học hiếu khí, tồn tại trong nước để nâng cao chất bể lọc cát, làm bốc lượng dòng sau xử lý, chủ yếu là hơi loại bỏ các mầm bệnh (khử trùng nước thải) và các chất dinh dưỡng như nitơ và phốt pho (Nguồn: Crites và Tchobanoglous (1998), Weber và cộng sự (2002)) 1.2 Phương thức tiếp cận thoát nước và xử lý nước thải chi phí thấp, bền vững 1.2.1. Phương pháp tiếp cận bền vững Năm 1987, Ủy ban Quốc tế về môi trường và phát triển đã nêu sự phụ thuộc giữa kinh tế và môi trường, để phát triển bền vững cần quan tâm những vấn đề sau: - Mục đích thực sự của sự phát triển là cải thiện chất lượng của cuộc sống con người.Tôn trọng và quan tâm đến cuộc sống cộng đồng, điều này nói lên sự quan tâm đến các loài, các hình thức khác của cuộc sống. - Bảo vệ sức sống và tính đa dạng của trái đất. Khai thác nhưng đảm bảo giữ vững trong khả năng chịu đựng của trái đất. - Thay đổi thái độ và thói quen của mỗi người trong cách ứng xử với các yếu tố môi trường tự nhiên, xã hội và cộng đồng tự quản lý môi trường của mình. - BVMT và công nghệ môi trường ngày càng đóng vai trò hàng đầu trong chiến lược nhất thể hóa phát triển và môi trường. Quá trình này đòi hỏi những biện pháp rất thực tế, hữu hiệu, nó không chỉ là vấn đề kỹ thuật mà bao gồm tổng hợp những giải pháp khoa học và công nghệ, các giải pháp kinh tế xã hội, các giải pháp tổ chức và quản lý, các giải pháp văn hóa và giáo dục... Mọi tác động đều góp phần giải quyết những vấn đề về môi trường . - Hiện tại để bảo vệ môi trường có 2 cách tiếp cận là tiếp cận cổ điển và tiếp cận hiện đại. Tiếp cận cổ điển: "Kiểm soát ô nhiễm" bằng cách xử lý các 15 chất thải, là sự phản ứng thụ động. Tiếp cận hiện đại là sản xuất sạch, là tư duy phòng ngừa, dự báo và chủ động.[2] Trong vấn đề VSMT để đạt được sự bền vững phải đảm bảo được 3 yếu tố: Hiệu suất, hiệu quả và công bằng hay trong tiếng Anh gọi là nguyên tắc 3E như sau: Hiệu suất (Efficiency) - Về kỹ thuật phải đảm bảo xử lý nước thải ra đạt yêu cầu về VSMT và đạt yêu cầu về bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nước thải nếu có thể được xử lý càng gần nguồn phát thải càng tốt. - Hệ thống công trình không phá vỡ sự cân bằng sinh thái của hệ sinh thái khu vực liên quan. - Hạn chế đến mức tối đa nước thải ra nhưng vẫn đảm bảo nhu cầu sử dụng của các đối tượng. - Phù hợp với nhu cầu hiện tại và dễ dàng mở rộng để đáp ứng nhu cầu tương lai mà không ảnh hưởng đến các yếu tố liên quan khác. Hiệu quả (Effectiveeness) - Đảm bảo giá thành đầu tư và chi phí QLVH thấp, có khả năng hoàn được vốn. Huy động được mọi nguồn lực, được cộng đồng chấp nhận & tham gia quản lý. Công trình có thể hoạt động và sử dụng bền vững lâu dài. - Công trình không phá vỡ cảnh quan môi trường, kiến trúc không gian cả hiện tại và tương lai. - Sử dụng tối thiểu nguồn năng lượng cung cấp mà vẫn đảm bảo cho hệ thống công trình vận hành hoạt động bình thường, chất lượng đầu ra vẫn đảm bảo tiêu chuẩn yêu cầu. Công bằng (Equity) - Đảm bảo có khả năng để cho mọi người giàu, nghèo... đều được tham gia sử dụng dịch vụ. - Người, đối tượng xả thải phải chịu chi trả các chi phí, lệ phí phù hợp với nhu cầu xả thải của mình. 16