24/02/2020
Hiện nay ở nước ta, phần lớn nước thải sinh hoạt ở các khu dân cư đô thị, ven đô và nông thôn đều chưa được xử lý đúng quy cách. Nước thải sinh hoạt, nước thải từ nhà vệ sinh chỉ được xử lý sơ bộ tại các bể tự hoại, chất lượng chưa đạt yêu cầu xả ra môi trường, gây ô nhiễm, lây lan bệnh tật, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Trước thực trạng trên, Tổng cục Môi trường đã giao cho Trung tâm tư vấn và Công nghệ môi trường triển khai thực hiện Dự án “Khắc phục ô nhiễm, cải tạo cảnh quan môi trường lưu vực sông Cầu bằng việc xử lý nước thải sinh hoạt (NTSH ) thí điểm theo công nghệ lọc kỵ khí kết hợp bãi lọc ngầm trồng cây”. Dự án được triển khai trên địa bàn lưu vực sông Cầu, áp dụng thí điểm tại phường Bách Quang, thị xã Sông Công, tỉnh Thái Nguyên với mục tiêu xử lý NTSH bằng công nghệ kỵ khí kết hợp với bãi lọc ngầm trồng cây có chi phí vận hành thấp và thân thiện với môi trường.
Sau khi nghiên cứu các công nghệ xử lý NTSH trong nước cũng như nước ngoài và tình hình xử lý NTSH ở địa phương, điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, địa hình, địa chất của khu vực, Trung tâm Tư vấn và Công nghệ môi trường đã đề xuất xây dựng thí điểm mô hình trạm xử lý NTSH bằng công nghệ kỵ khí kết hợp với xử lý bậc 3 bằng hệ thống bãi lọc ngầm nhân tạo áp dụng cho phường Bách Quang, TP. Sông Công.
Với công nghệ áp dụng chủ đạo là công nghệ lọc kỵ khí và bãi lọc ngầm trồng cây. Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước thải cụ thể như sau:
Sơ đồ dây chuyền công nghệ của Dự án
Trạm hoạt động chủ yếu theo nguyên tắc nước tự chảy, nước thải từ hệ thống thu gom qua hố ga tự chảy vào hệ thống xử lý. Chức năng của hố ga này là tách nước mưa và nước thải. Trong điều kiện thời tiết bình thường, nước thải sẽ qua hố ga đi vào hệ thống xử lý. Khi trời mưa, lượng nước mưa nhiều vượt quá sức tải của hố ga, lúc đó do áp lực của bề mặt nước, nước thải đã được pha loãng bởi nước mưa sẽ tự tràn thoát ra bên bãi lọc trồng cây ven suối, hỗn hợp nước thải và nước mưa còn lại sẽ đi vào hệ thống xử lý. Tiếp theo nước thải sẽ tiếp tục được đi qua song chắn rác và bể lắng cát, tại đây rác thải được loại bỏ tại song chắn rác, các phần tử cát có đường kính lớn hơn 0,2 mm sẽ được giữ lại tại đây để tránh gây cản trở cho quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ tại các công trình xử lý tiếp theo. Sau đó nước thải tiếp tục đi vào bể kỵ khí. Theo nguyên tắc lắng và phân hủy sinh học kỵ khí nước thải đi theo đường dích dắc nhờ các ống PVC hướng dòng đặt trong bể, hướng dòng nước chuyển động lên và xuống. Khi nước thải chuyển động từ dưới lên trên, nó sẽ đi xuyên qua lớp bùn đáy bể. Các vi khuẩn kỵ khí có rất nhiều trong lớp bùn cặn đáy bể, sẽ hấp thụ, phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải, đồng thời cặn cũng được giữ lại và phân hủy. Các vách ngăn cho phép tăng hệ số sử dụng thể tích bể, tránh các vùng nước chết. Ngăn lọc kỵ khí được bố trí ở cuối bể tiếp tục xử lý các chất lơ lửng và hữu cơ còn trong nước thải.
Nước thải đầu ra của bệ lọc kỵ khí tiếp tục được qua trạm bơm và bơm lên bể phân phối 1, tại đây một số cặn lơ lửng lắng lại, ngoài ra bể còn làm nhiệm vụ cho nước được tiếp xúc với không khi, tăng cường ô xy cho nước. Sau khi được tăng cường ôxy, nước thải được tự chảy sang bể phân phối 2, bể phân phối 2 đóng vai trò điều hòa và phân phối nước xuống máng tràn bậc thang và được xáo trộn ở đây nhằm tiếp tục tăng cường ôxy trong không khí vào trong nước thải trước khi được thu vào hệ thống ống phân phối nước vào bãi lọc ngầm trồng cây. Có rất nhiều loại bãi lọc hiện đang được sử dụng để xử lý nước thải, tuy nhiên do mục tiêu của Dự án là vừa xử lý nước thải, vừa cải tạo cảnh quan môi trường. Trung tâm Tư vấn và Công nghệ môi trường đã lựa chọn sử dụng bãi lọc ngầm trồng cây để xử lý nước thải. Bãi lọc ngầm trồng cây hoàn toàn có thể đạt được những ưu điểm xử lý của các hệ thống bãi lọc khác, mà không phá vỡ kiến trúc cảnh quan chung của khu vực. Quá trình xử lý nước thải trong bãi lọc ngầm trồng cây chủ yếu là quá trình lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt vật liệu lọc và vùng của thực vật trồng trong bãi lọc. Vùng ngập nước thường thiếu ôxy, nhưng thực vật của bãi lọc có thể vận chuyển một lượng ôxy đáng kể từ hệ thống rễ, tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ, tại bãi lọc các chất hữu cơ còn lại được thực vật sử dụng làm chất dinh dưỡng nuôi cây, các vi khuẩn trong nước được lọc hoặc bám dính vào vật liệu lọc và tự chết do điều kiện sống không phù hợp. Các loại cây trồng trong bãi lọc được sử dụng ở đây là cây sậy và cây dong riềng. Cơ chế xử lý của bãi lọc ngầm trông cây được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 1. Các cơ chế xử lý ô nhiễm trong bãi lọc ngập nước
|
Thành phần |
Cơ chế xử lý |
|
Chất lơ lửng |
Lắng, lọc và phân huỷ |
|
BOD |
Phân huỷ bằng vi khuẩn Lắng: tích đọng các thành phần hữu cơ, bùn trên bề mặt trầm tích |
|
Nitơ |
Amon hoá, nitrats hoá và khử nitrat bằng vi khuẩn Hấp thụ bằng thực vật Làm bay hơi Amoniac |
|
Phốt pho |
Hấp thụ: phản ứng hấp thụ - kết tủa cùng các khoáng chất (Al. Fe, Ca và mùn sét trong đất) |
|
Kim loại nặng |
Hấp thụ bằng thực vật |
|
Vi trùng |
Lắng, lọc Tiêu huỷ tự nhiên Bức xạ tử ngoại Triết suất kháng sinh từ rễ thực vật |
Nước thải sau khi xử lý tại bãi lọc ngầm được dẫn qua ao sinh thái trước khi ra nguồn tiếp nhận. Ao sinh thái thả bèo được bố trí sau bãi lọc, có tác dụng xử lý bổ sung cho các công trình xử lý sinh học phía trước và điều hòa nước thải làm tăng cường hiệu quả, tính ổn định và an toàn cho hệ thống xử lý cũng như chỉ thị chất lượng nước bằng các sinh vật chỉ thị như: thực vật nổi, cá ... trước khi xả ra ngoài môi trường.
Bể phân phối nước sau bể kỵ khí ngầm
2. Hiệu quả của Dự án
2.1. Hiệu quả về xử lý ô nhiễm cải thiện chất lượng môi trường
Trong giai đoạn vận hành thử nghiệm, từ ngày 15/5/2013 đến ngày 15/11/ 2013, Trung tâm Tư vấn và Công nghệ Môi trường đã tiến hành lấy mẫu và phân tích chất lượng nước thải đầu vào và nước thải đầu ra sau xử lý của hệ thống.
Bảng 2. Chất lượng nước thải đầu vào trạm xử lý
|
TT |
Thông số |
Đơn vị |
Ký hiệu mẫu |
QCVN 14: 2008/BTNMT (B) |
||
|
V1 |
V2 |
V3 |
||||
|
1 |
Nhiệt độ |
0C |
26,5 |
26,6 |
25,8 |
- |
|
2 |
pH |
- |
7,2 |
7,2 |
7,1 |
5-9 |
|
3 |
COD |
mg/l |
160,2 |
184 |
165 |
- |
|
4 |
BOD5 |
mg/l |
74,2 |
101,1 |
78,6 |
50 |
|
5 |
DO |
mg/l |
2,2 |
2,4 |
2,0 |
- |
|
6 |
TSS |
mg/l |
245 |
253 |
235 |
100 |
|
7 |
NH4+ |
mg/l |
20,3 |
18,1 |
19,8 |
10 |
|
8 |
PO43- |
mg/l |
12 |
10,3 |
11,8 |
10 |
|
9 |
Coliform |
MPN/ 100ml |
2,3 × 105 |
1,1 × 105 |
3,1×105 |
5000 |
Bảng 3. Chất lượng nước thải đầu ra trạm xử lý
|
TT |
Thông số |
Đơn vị |
Ký hiệu mẫu |
QCVN 14: 2008/BTNMT (B) |
||
|
R1 |
R2 |
R3 |
||||
|
1 |
Nhiệt độ |
0C |
25,8 |
26,4 |
23,3 |
- |
|
2 |
pH |
- |
6,5 |
6,6 |
6,5 |
5-9 |
|
3 |
COD |
mg/l |
64,5 |
56 |
46 |
- |
|
4 |
BOD5 |
mg/l |
28,3 |
32,0 |
22,8 |
50 |
|
5 |
DO |
mg/l |
3,3 |
3,8 |
3,9 |
- |
|
6 |
TSS |
mg/l |
82 |
93 |
76 |
100 |
|
7 |
NH4+ |
mg/l |
3,7 |
3,6 |
3,8 |
10 |
|
8 |
PO43- |
mg/l |
3,2 |
2,9 |
2,6 |
10 |
|
9 |
Coliform |
MPN/ 100ml |
1210 |
1520 |
1122 |
5000 |
Ghi chú : V1,V2, V3 nước thải đầu vào trước xử lý.
R1; R2; R3 nước thải đầu ra sau xử lý.
Do áp dụng công nghệ đơn giản, thân thiện với môi trường, sử dụng ít điện năng, Chi phí vận hành hàng tháng của công trình theo tính toán khoảng 12.000.000 đồng /tháng. Tuy nhiên chất lượng nước thải sau xử lý các chỉ tiêu phân tích đều đạt hoặc nằm dưới giới hạn cho phép của QCVN 14:2008/BTNMT cột B (Quy định giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt).
2.2. Hiệu quả về kinh tế - xã hội và ý nghĩa khoa học của Dự án
Theo tính toán, suất đầu tư cho riêng hạng mục xử lý nước thải(không tính phần cảnh quan sinh thái):
Tổng mức đầu tư: 3.790.000.000đ
Lưu lượng xử lý: 750m3/ngày.đêm
Mức đầu tư cho 1m3: 3.790.000.000 : 750 = 5.053.000đ/m3.
Với chi phí 5 triệu đồng/m3 là thấp so với mặt bằng chung hiện nay khoảng từ 10 đến 15 triệu đồng đầu tư cho 1m3.
- Chi phí vận hành:
+ Nhân công: Do công nghệ xử lý được thiết kế với mục tiêu vận hành đơn giản nhất, do đó số người vận hành cho trạm chọn là 2 người(tiền lương 5 triệu/người):
Tiền lương: 2 x 5.000.000 = 10.000.000 đồng
+ Tiền điện: sử dụng 01 máy bơm vận hành 8 giờ/ngày; Công suất của máy bơm 0,55 kW/giờ;
- Pngày = 0,55 × 8 = 4,4 (kW)
Lấy giá điện sản xuất tính toán chi phí là; 1.500 đồng/kW.h, chi phí điện năng tiêu thụ trong một ngày là:
- Tiền điện tính cho một ngày = 4,4 x 2.000 = 8.000 đồng/ngày.
- Tiền điện tính cho một tháng = 8.000 đồng x 30 (ngày ) = 240.000 đồng/tháng.
Tổng chi phí vận hành được tính như sau:
Bảng 4. Tổng hợp chi phí vận hành hệ thống
|
TT |
Nội dung |
Chi phí vận hành (đồng/tháng) |
Chi phí vận hành năm (đồng) |
|
1 |
Tiền lương |
10.000.000,0 |
120.000.000,0 |
|
2 |
Tiền điện |
240.000,0 |
2.880.000,0 |
|
3 |
Chi khác |
1.000.000,0 |
12.000.000,0 |
|
|
Tổng |
11.240.000,0 |
134.880.000,0 |
Như vậy, chi phí vận hành hàng tháng của công trình là: 11.240.000 đồng ; Tổng chi phí vận hành một năm của công trình là: 134.880.000 đồng.
Về ý nghĩa khoa học, Dự án đã đưa công nghệ mới xử lý nước thải sinh hoạt, với chi phí vận hành thấp, phù hợp với điều kiện hiện tại của địa phương nhằm tạo mô hình nhân rộng trên toàn lưu vực. Sử dụng các loại thực vật vào công nghệ để tăng cường xử lý nước thải theo phương pháp tự nhiên, đồng thời tạo cảnh quan sinh thái cho khu vực. Mô hình là điểm phục vụ cho mục đích tuyên truyền, giáo dục nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường sinh thái trên lưu vực sông.
2.3. Hiệu quả về cải tạo cảnh quan môi trường sinh thái
Công trình sau khi đi vào hoạt động, một lượng lớn nước thải của phường Bách Quang được xử lý, góp phần cải thiện môi trường nước, giảm thiểu ô nhiễm, hạn chế lây lan bệnh tật, hạn chế suy giảm chất lượng môi trường tự nhiên và bảo vệ sức khỏe cộng đồng cho người dân ở khu vực phường Bách Quang cũng như của TP Sông Công.
Với thiết kế tổng thể hài hòa với thiên nhiên và sinh thái, sử dụng nhiều loại thực vật để xử lý nước thải, cùng với hệ thống cây xanh, tiểu cảnh được bố trí xen kẽ dọc theo trạm xử lý. Công trình sau khi xây dựng xong đã tạo ra một khu công viên sinh thái nhỏ, vừa có tác dụng cải tạo cảnh quan môi trường khu vực, vừa là địa điểm cho người dân được dạo chơi mỗi buổi sáng và buổi chiều, tăng cường sức khỏe cũng như tinh thần cho người dân. Qua đó có tác dụng tuyên truyền giáo dục giúp người dân có ý thức bảo vệ và gìn giữ môi trường sống.
Như vậy, việc thực hiện thành công dự án đã góp phần không nhỏ vào công tác BVMT. Sự thành công của dự án giúp cho công tác quản lý môi trường, hoạch định chính sách môi trường sẽ dễ dàng và thuận lợi hơn. Đây cũng là địa chỉ phục vụ cho công tác thăm quan, học hỏi kinh nghiệm trong công tác BVMT, nâng cao nhận thức cộng đồng trên toàn bộ lưu vực sông Cầu.
Phạm Tiến Nhất
Trung tâm Tư vấn và Công nghệ môi trường
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng việt 4/2019)
