03/07/2019
Mỗi ngày có hàng chục nghìn người thăm quan bằng tàu biển trên vịnh Hạ Long tạo nên lượng lớn nước thải sinh hoạt, gây nguy cơ ô nhiễm môi trường biển. Xử lý nước thải (XLNT) trên tàu là giải pháp hợp lý và cấp thiết. Tuy nhiên, các công nghệ và thiết bị hiện nay chưa phù hợp với tình hình hoạt động của các tàu trên vịnh. Từ kinh nghiệm trên thế giới về XLNT phát sinh trên tàu biển, sẽ là cơ sở để các cơ quan chức năng xây dựng tiêu chí đánh giá, lựa chọn các công nghệ phù hợp để XLNT sinh hoạt cho các tàu du lịch biển trên vịnh Hạ Long.
Hiện trạng nước thải sinh hoạt vịnh Hạ Long
Vịnh Hạ Long với 1.969 hòn đảo lớn nhỏ trên diện tích hơn 1.550 km2, là di sản thiên nhiên thế giới, có giá trị kinh tế và sinh thái quan trọng nhất Việt Nam, hàng năm thu hút hàng chục triệu người đến tham quan du lịch. Một trong những hình thức du lịch hấp dẫn là tham quan vịnh bằng tàu. Theo Tổ chức Bảo tồn thiên nhiên Thế giới (IUCN), hiện nay trên vịnh Hạ Long có 504 tàu du lịch (313 tàu tham quan, 189 tàu lưu trú và 2 tàu nhà hàng) hoạt động. Tàu du lịch đi trong ngày tham quan vịnh Hạ Long phần lớn là loại tàu đóng bằng gỗ có sức chứa trung bình cho mỗi chuyến thăm quan đảo từ 45-50 người/lượt, mỗi ngày khai thác được 2 lượt. Trung bình mỗi khách sẽ phát thải nước xám là 5 lít/lượt, nước đen là 15 lít/lượt. Lượng nước thải phát sinh tổng thể trên tàu của mỗi lượt khách là 1.200 lít/ lượt. Lượng nước sinh hoạt tiêu thụ trong một ngày là 2-3 m3. Đối với tàu lưu trú, lượng nước thải lớn hơn nhiều so với tàu hoạt động theo giờ. Ngoài ra, nhiều nguồn nước thải chưa được xử lý từ các khách sạn, nhà hàng, nhà nghỉ,... trên đảo và nước thải từ các khu dân cư, đô thị trên bờ cũng đang xả trực tiếp ra biển.
Với hàng chục nghìn người tham quan du lịch mỗi ngày trên khu vực vịnh Hạ Long, một lượng lớn nước thải sinh hoạt (bao gồm nước đen và nước xám), nước thải chứa dầu (nước lacanh), rác thải,… phát sinh có nguy cơ phát tán xuống biển, gây ô nhiễm nguồn nước và làm mất cảnh quan vịnh. Các giá trị địa chất của Di sản chưa bị đe dọa, nhưng với sự gia tăng khách tham quan theo dự báo, sẽ đe dọa nghiêm trọng các giá trị nổi bật toàn cầu của Di sản (giá trị thẩm mỹ) nếu không có các biện pháp quản lý hiệu quả khách du lịch và chất thải.
Trước tình hình đó, UBND tỉnh Quảng Ninh đã có những hành động kịp thời và quyết liệt giải quyết bài toán XLNT sinh hoạt trên vịnh Hạ Long. Theo đó, năm 2014, UBND tỉnh quy định tất cả các tàu du lịch trong vùng vịnh đều phải lắp thiết bị phân ly dầu nước đối với nước la canh trước khi xả ra biển. Tuy nhiên còn khoảng 500 m3 nước thải sinh hoạt hàng ngày trên các loại tàu du lịch cần thiết phải xử lý. Tìm kiếm công nghệ và thiết bị hợp lý để XLNT sinh hoạt từ tàu cũng như các giải pháp kết hợp đồng bộ khác để quản lý nước thải và kiểm soát ô nhiễm môi trường nước vịnh Hạ Long là mục tiêu trong thời gian tới.
Kinh nghiệm thế giới về quản lý nước thải phát sinh trên tàu du lịch biển
Hiện nay, đã có nhiều bộ luật quốc tế và quốc gia đang được nghiên cứu và thực thi để bảo vệ và gìn giữ môi trường biển. Nước thải từ tàu xả ra biển được kiểm soát theo Nghị định thư MARPOL 73/78 của Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO). Trong Nghị định thư này, các loại chất thải dầu (cặn dầu, nước đáy tàu, dầu động cơ,…) được đề cập trọng Phụ lục I; dư lượng hàng hóa kiểm soát theo Phụ lục II và Phụ lục V; nước thải từ tàu theo Phụ lục IV; rác thải (chất thải thực phẩm, nhựa,..) theo Phụ lục V; các chất làm suy giảm tầng ozone theo Phụ lục VI. Tổng lượng nước thải phát sinh trên tàu: 0,04 ÷ 0,45 m3/người/ngày, trong đó: 0,01 ÷0,06 m3 là nước đen, còn lại là nước xám và nước bếp ăn. Tuy nhiên, tùy từng loại tàu biển và thời gian lưu khách trên tàu mà tiêu chuẩn thải nước (tính theo L/người/ngày) sẽ khác nhau.
Thông thường, có 2 phương án kiểm soát ô nhiễm nước thải sinh hoạt từ tàu du lịch biển, bao gồm: Lưu giữ và vận chuyển nước thải để xử lý ở trên bờ (phương án 1); Thu gom và xử lý ngay trên tàu rồi xả ra biển (phương án 2). Đối với phương án 1, các loại nước thải được thu gom vào các bồn chứa khác nhau trong thời gian tàu đi trên biển. Khi cập cảng nước thải sẽ được bơm hoặc xe hút vận chuyển đến trạm xử lý để làm sạch đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường địa phương, sau đó xả ra nguồn tiếp nhận. Với phương án 2, các nội dung quy định xả nước thải từ tàu ra biển nêu trong Phụ lục IV của MARPOL 73/78 bao gồm: các quy định liên quan đến thiết bị của tàu và hệ thống kiểm soát xả nước thải; hệ thống tiếp nhận nước thải từ tàu lên cảng để xử lý; các yêu cầu về kiểm tra và cấp chứng chỉ cho thiết bị lắp đặt để xử lý ô nhiễm nước. Sơ đồ quản lý nước thải trên tàu theo IMO được nêu trên Hình 1.
Hình 1. Sơ đồ quản lý nước thải trên tàu biển theo IMO
Trên tàu biển, nước thải đen được thu gom bằng phương pháp chân không và các loại nước thải xám thu gom bằng phương pháp tự chảy theo sơ đồ nêu trên Hình 2.
Hình 2. Sơ đồ hình thành và hệ thống thu gom các loại nước thải sinh hoạt trên tàu
Cũng như tại các đô thị và khu dân cư, nước thải sinh hoạt trên tàu được xử lý bằng các phương pháp vật lý, sinh học và hóa học kết hợp, trong đó quá trình sinh học là khâu cốt lõi để loại bỏ các chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng. Do điều kiện lắp đặt và vận hành hiện nay có một số loại thiết bị XLNT phổ biến trên các tàu biển lớn như sau: Hệ thống Evac lắp đặt trên các tàu du lịch biển để XLNT sinh hoạt. Thiết bị điển hình của Evac là Evac MBR được chế tạo đảm bảo nguyên tắc xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính AO kết hợp lọc màng UF (AO-MBR). Do sử dụng màng lọc nên kích thước của thiết bị nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp dễ lắp đặt trên tàu. Hệ thống MABR (Membrane Aerated Biofilm Reactor) của hãng Fluence corp. Với việc ứng dụng màng lọc hiếu khí có hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và khử nitơrat cao (BOD≤10 mg/L, TSS≤10 mg/L, TN≤10 mg/L, TP≤1 mg/L), tiêu thụ oxy thấp và kích thước nhỏ. Nước thải sau xử lý có thể tái sử dụng cho các mục đích khác nhau trên tàu. Hệ thống MBR của HAMWORTHY xử lý sinh học hiếu khí với màng lọc UF và khử trùng bằng UV đối với các loại nước thải đen và nước thải xăm ở trên tàu. Hệ thống hoạt động với tải lượng hữu cơ khoảng 350 - 400 kg BOD/ngày và công suất 350 - 500 m3/ngày.
Một số công nghệ và thiết bị đề xuất XLNT sinh hoạt trên các tàu du lịch ở vịnh Hạ Long
Hiện nay hầu hết các tàu du lịch hoạt động trên vịnh Hạ Long đều chỉ có trang bị két hai ngăn, trong đó một ngăn chứa bã thải sinh hoạt và một ngăn chứa nước thải để lắng cặn còn nước trong chảy tràn theo đường dẫn hoặc bơm đẩy đưa ra biển. Bùn cặn và nước thải chảy tràn mang theo các chất ô nhiễm và mầm bệnh, phá hoại hệ sinh thái, ảnh hưởng xấu đến cảnh quan và môi trường vịnh.
Tại Hội thảo “Công nghệ xử lý và giải pháp quản lý nước thải phát sinh từ tàu du lịch và các hoạt động dịch vụ du lịch trên vịnh Hạ Long và quần đảo Cát Bà” ngày 5/4/2019 có 3 đơn vị trong nước sau khi khảo sát hiện trạng các tàu du lịch trên vịnh Hạ Long đã giới thiệu thiết bị XLNT sinh hoạt trên tàu.
Công ty CP Xây dựng và Kỹ thuật môi trường Quảng Ninh đề xuất công nghệ XLNT bao gồm các công đoạn kết hợp giữa AO-MBR và phân ly dầu trong nước. Trong khoang xử lý có sử dụng giá thể đệm vi sinh lưu động.
Công ty TNHH MXD Hoa Đông đề xuất XLNT từ nhà bếp và chậu rửa tay được qua rọ lọc rồi chảy vào bẫy mỡ, toàn bộ rác và váng mỡ được giữ lại và thu gom vào thùng rác, còn nước trong chảy xuống biển. Nước thải từ nhà vệ sinh đã qua bồn
thứ hai được chảy vào hệ XLNT bằng phương pháp sinh học tích hợp trong thiết bị chế tạo sẵn. Bùn thải được gom vào túi lọc bùn và chuyển lên bờ đưa tới trạm xử lý tập trung.
Hệ thống XLNT-01-UNINSHIP của trường Đại học Nha Trang kế thừa đề tài NCKH cấp trường được chế tạo lắp đặt theo cơ chế xử lý theo nguyên tắc bùn hoạt tính hiếu khí với các quá trình tiền xử lý - oxy hóa hiếu khí các chất hữu cơ - lắng thứ cấp - lọc - khử trùng. Nước thải đầu ra đạt mức A của QCVN 14:2008/BTNMT. Công suất của hệ thống là 300 - 360 lít/ngày, trang bị cho các tàu du lịch ven biển 50 khách có hải trình trong ngày.
Các thiết bị của các doanh nghiệp, viện nghiên cứu trong nước đề xuất đều dựa trên kết quả khảo sát tình hình hoạt động và cấu tạo của các tàu du lịch trên vịnh Hạ Long nên có kích thước phù hợp, dễ lắp đặt và kinh phí đầu tư không lớn. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý có thể chưa đảm bảo khi chất lượng nước thải đầu vào luôn dao động, các thiết bị hoạt động trong điều kiện không ổn định về trạng thái vật lý cũng như thời gian cấp khí cho bể xử lý sinh học không được thường xuyên và liên tục. Khả năng xử lý nitơ, photpho,.. trong nước đen của một số thiết bị chưa đảm bảo. Mặt khác, kinh nghiệm chế tạo thiết bị và phụ tùng cho hệ thống XLNT làm việc trong môi trường biển của các doanh nghiệp còn hạn chế nên tuổi thọ của hệ thống có thể không cao. Đây cũng là các rào cản mà các công nghệ và thiết bị XLNT trong nước chưa được chuyển giao và lắp đặt cho các tàu biển du lịch hoạt động trong vùng biển nội địa.
Cần lựa chọn công nghệ phù hợp để XLNT sinh hoạt cho các tàu du lịch biển trên vịnh Hạ Long
Các yêu cầu đối với hệ thống XLNT hoạt động trên tàu du lịch khu vực vịnh Hạ Long
Để làm cơ sở xây dựng tiêu chí đánh giá, lựa chọn các công nghệ phù hợp cũng như thiết kế, chế tạo và lắp đặt thiết bị, có một số yêu cầu đối với hệ thống XLNT sinh hoạt cho các tàu du lịch biển trên vịnh Hạ Long. Trước hết, do tính nhạy cảm về môi trường của vịnh Hạ Long và mức độ thăm quan vịnh của khách du lịch ngày càng gia tăng, nguồn nước thải xả vào biển vùng vịnh cần phải được kiểm soát chặt chẽ.
Tiếp đến, là chất lượng nước thải sinh hoạt xả vào biển. Hiện nay chúng ta vẫn dùng các giá trị mức A của QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt để đưa ra yêu cầu xả nước thải xả ra môi trường. Tuy nhiên, giá trị thông số BOD, SS và Coliform trong QCVN này cao hơn các quy định của IMO trong MARPOL 73/78. Vì vậy, giá trị các thông số chất lượng nước này cần phải dựa vào Phụ lục IV của MARPOL 73/78. Ngoài ra, thông số N, P,… cũng cần phải được kiểm soát chặt chẽ đối với nước thải sinh hoạt sau xử lý xả từ tàu ra biển. Hệ thống XLNT sinh hoạt trên tàu hoạt động theo cơ chế hóa lý để tách dầu, các chất hoạt động bề mặt, các chất rắn không hòa tan,… theo cơ chế AO để oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ và khử các chất dinh dưỡng N, P,… và diệt vi khuẩn gây bệnh bằng các biện pháp hóa học hoặc vật lý khác. Như vậy, các thiết bị XLNT sinh hoạt trên tàu du lịch biển vịnh Hạ Long phải đảm bảo xử lý cả nước đen và nước xám theo quy định của phụ lục IV MARPOL73/78 và mức A của QCVN 14:2008/BTNMT.
Hệ thống XLNT sinh hoạt phải đảm bảo công suất với chế độ thải nước không ổn định và thời gian làm việc (cấp khí) không thường xuyên. Một yếu tố khác liên quan là sự xâm nhập nước mặn vào nước thải sinh hoạt làm cho hàm lượng muối tăng cao, ảnh hưởng xấu đến sự hoạt động của vi sinh vật trong các ngăn bể xử lý sinh học. Ngoài ra, trạng thái không ổn định của tàu do sóng biển hoặc do đi lại cũng sẽ tác động đến chế độ làm việc của các thiết bị XLNT trên tàu. Các vấn đề này cần phải được tính đến khi lựa chọn công nghệ cũng như tìm giải pháp thiết kế phù hợp cho hệ thống XLNT trên tàu.
Thiết bị lắp đặt tích hợp được các quá trình tiếp nhận và xử lý các loại nước thải hình thành trên tàu. Do các tàu khách du lịch trên vịnh Hạ Long không lớn nên các thiết bị XLNT phải kích thước nhỏ và dễ lắp đặt. Các vật liệu chế tạo thiết bị, linh kiện và phụ tùng của hệ thống XLNT phải chịu được điều kiện môi trường biển với độ muối cao. Vị trí các thiết bị XLNT không được làm mất tính thẩm mỹ của tàu du lịch, không gây mùi hoặc tập trung côn trùng, ruồi muỗi hoặc không gây ồn.
Ngoài ra, thiết bị XLNT có công suất điện sử dụng thấp hoặc có thể sử dụng nguồn năng lượng tái tạo cho các động cơ của thiết bị. Khi thiết bị khởi động không gây sụt áp hệ thống điện và không ảnh hưởng hoạt động bình thường trên tàu.
Hệ thống XLNT trên tàu phải có các bồn chứa phân và bùn thải trong quá trình xử lý. Khi về đến bến cảng, lượng phân và bùn thải này phải được vận chuyển đến các cơ sở thực hiện dịch vụ xử lý.
Nước thải sau xử lý có thể xem xét để tái sử dụng trên tàu cho mục đích dội khu vệ sinh, giặt giũ,…góp phần giảm lượng nước ngọt lưu giữ và hạn chế xả nước thải ra biển.
Các thiết bị XLNT trên tàu phải có kinh phí đầu tư và chi phí vận hành - bảo trì phù hợp với điều kiện kinh doanh của doanh nghiệp và giá thăm quan du lịch. Bên cạnh đó, các thiết bị lắp đặt trên tàu phải được kiểm định về hiệu quả XLNT của Ban Quản lý vịnh Hạ Long hoặc Sở TN&MT tỉnh Quảng Ninh. Đối với các tàu đóng mới, các thiết bị XLNT phải được cấp chứng chỉ đăng kiểm cùng với tàu.
PGS.TS. Trần Đức Hạ
Trường Đại học Xây dựng
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số 6/2019)
