Hiện Trạng Các Công Trình Xử Lý Nước Thải Ở Việt Nam

Hệ thống nước mặt Việt Nam với hơn 2.360 con sông, suối và hàng nghìn hồ, ao. Nguồn nước này là nơi cư trú và nguồn sống của các loài động, thực vật và hàng triệu người và cũng là nguồn cung cấp chủ yếu cho sản xuất. Tuy nhiên, những nguồn nước này đang bị suy thoái và phá hủy nghiêm trọng do khai thác quá mức và bị ô nhiễm với mức độ khác nhau. Thậm chí nhiều con sông, đoạn sông, ao, hồ đang “chết” bởi khối lượng những chất thải, rác thải, nước thải xả ra môi trường mà chưa được xử lý

Thống kê và đánh giá của Bộ Y tế và Bộ Tài Nguyên môi trường trung bình mỗi năm ở Việt Nam có khoảng 9.000 người tử vong vì nguồn nước và điều kiện vệ sinh kém và gần 200.000 trường hợp mắc bệnh ung thư mới phát hiện, mà một trong những nguyên nhân chính là sử dụng nguồn nước ô nhiễm.

Hệ thống hồ Hà Nội là một sản phẩm không thể tách rời của hệ thống sinh thái cảnh quan của Thủ đô Hà Nội. Trong quá trình chuyển mình để trở thành một thủ đô hiện đại, vai trò của các hồ ở Hà Nội càng quan trọng hơn trong chức năng sinh thái xã hội, môi trường, điều hòa ngập úng, điều hòa không khí và giúp Hà Nội thích ứng với biến đổi khí hậu.

Kết quả thông tin nền 2010 cho thấy, trong số 80 hồ được khảo ở Hà Nội có 76% số hồ có diện tích lớn hơn 1.000 m2, chiếm đa số. Về mặt chất lượng nước có đến 71% số hồ bị ô nhiễm (BOD>15 mg/L vượt quá tiêu chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT cột B1), trong số đó có đến 14% hồ ô nhiễm hữu cơ rất nặng (50 mg/L <BOD5<100 mg/L) và 32% ô nhiễm nhẹ [7]. Khảo sát năm 2010 cũng cho thấy hầu hết các nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm chất lượng nước là do hoạt động của con người như xả trực tiếp nước thải sinh hoạt, rác thải, lấn chiếm lòng, ao, hồ... Đặc biệt ở những hồ, ao nhỏ nằm giữa khu vực dân cư đông đúc.

Từ năm 2010 đến 2015, thành phố đã triển khai nhiều chương trình xử lý cải tạo các hồ, ao. Một số ví dụ như: Chương trình xử lý ô nhiễm nước sông, mương, hồ trên địa bàn Hà Nội từ năm 2009÷2012; Đề án cải tạo hồ Hà Nội; Dự án xử lý ô nhiễm nước hồ Trúc Bạch; Chế phẩm sinh học tại hồ Trúc Bạch; Chương trình thí điểm mô hình bảo vệ hồ với sự tham gia của cộng đồng; Chương trình quan trắc chất lượng nước một số hồ trên địa bàn thành phố từ năm 2010÷2015; Các chương trình truyền

thông và các chương trình nghiên cứu hợp tác nhằm tìm ra giải pháp khả thi trong việc xử lý ô nhiễm nước Hồ Hà Nội. Nhìn chung, tại tất cả các hồ cảm quan cho thấy, mùi hôi đã giảm rõ rệt, giảm hiện tượng cá chết, vệ sinh trên hồ tốt, cảnh quan đẹp hơn so với trước khi xử lý. Song các giải pháp bên trên hầu như là sử dụng các công nghệ nước ngoài, chi phí đầu tư lớn và đòi hỏi việc kiểm soát công nghệ ngặt nghèo. Theo khảo sát của Trung tâm Quan trắc môi trường Quốc gia – Tổng cục Môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường) cho thấy hiện trạng môi trường nước mặt ở nước ta nhiều nơi bị ô nhiễm nghiêm trọng. Miền Bắc tập trung đông dân cư (đặc biệt là Đồng bằng sông Hồng) lượng nước thải đô thị lớn hầu hết của các thành phố đều chưa được xử lý và xả trực tiếp vào các kênh mương và chảy thẳng ra sông. Ngoài ra một lượng lớn nước thải công nghiệp, nước thải từ các bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt

cũng là áp lực lớn đối với môi trường nước.

Nước rỉ rác là loại nước bẩn chảy qua các tầng rác thải, kéo theo các chất ô nhiễm chảy vào tầng dưới của bãi chôn lấp. Do được hình thành từ sự phân hủy của các loại rác thải nên nước thải rỉ rác chứa thành phần ô nhiễm rất cao và rất độc hại. Ngoài ra, nồng độ và thành phần ô nhiễm của nước thải rỉ rác còn phụ thuộc vào độ tuổi của bãi chôn lấp, thành phần rác, các phản ứng lý, hóa, sinh xảy ra trong quá trình phân hủy [8].

Hàm lượng chất ô nhiễm trong nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn mới chôn lấp cao hơn rất nhiều so với bãi chôn lấp chất thải rắn lâu năm. Bởi vì trong bãi chôn lấp lâu năm, chất thải rắn đã được ổn định do các phản ứng sinh hóa diễn ra trong thời gian dài, các chất hữu cơ đã được phân hủy hầu như hoàn toàn, các chất vô cơ đã bị cuốn trôi đi. Trong bãi chôn lấp mới, thông thường pH thấp, các thành phần như BOD5, COD, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, TDS có hàm lượng rất cao. Khi các quá trình sinh học trong bãi chôn lấp đã chuyển sang giai đoạn metan hóa thì pH tăng lên (6,8÷8,0), đồng thời BOD5, COD, TDS và nồng độ các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) thấp hơn. Hàm lượng kim loại nặng giảm vì pH tăng thì hầu hết các kim loại ở trạng thái kém hòa tan.

Khả năng phân hủy của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian. Khả năng phân hủy sinh học có thể xét thông qua tỉ lệ BOD5/COD. Khi mới chôn lấp tỉ lệ này thường

trên 0,5. Khi tỉ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4÷0,6 hoặc lớn hơn thì chất hữu cơ trong nước rác dễ phân hủy sinh học. Trong các bãi chôn lấp chất thải rắn lâu năm, tỉ lệ BOD5/COD rất thấp, khoảng 0,005÷0,2. Khi đó nước rỉ rác chứa nhiều axit humic và axit fulvic khó phân hủy sinh học [9,10].

Như vậy, thành phần nước rỉ rác khác nhau theo tuổi bãi chôn lấp. Các bãi chôn lấp có tuổi càng trẻ (<5 năm) thì nồng độ các chất ô nhiễm càng cao (COD >

10.000 mg/L), chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học, pH thấp hơn 6,5. Tuổi bãi chôn lấp càng cao thì pH càng tăng và nồng đô ̣các chất ô nhiễm càng giảm nhưng lại khó phân huỷ sinh học vì chứa chủ yếu các hợp chất hữu cơ bền vững. Các yếu tố môi trường và cơ chế vận hành bãi chôn lấp có ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính nước rỉ rác, đặc biệt là thời gian vận hành quyết định tính chất nước rỉ rác như nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học nhiều hay ít.

Việt Nam vẫn chưa áp dụng rộng rãi biện pháp phân loại rác tại nguồn nên thành phần của nước rỉ rác rất phức tạp. Nước rỉ rác không chỉ chứa các chất hữu cơ mà còn chứa các chất vô cơ hoà tan, kim loại nặng, các chất hữu cơ độc hại. Vì vậy, vấn đề vướng mắc hiện nay mà hầu hết các bãi chôn lấp ở Việt Nam gặp phải nhưng chưa có phương hướng giải quyết thích hợp đó là vấn đề xử lý nước rỉ rác.

Các thành phần nước rỉ rác có thể biến động rất lớn, tùy thuộc vào tuổi bãi chôn lấp, thời gian lấy mẫu – mùa mưa hay mùa khô và theo những xu hướng khác nhau. Vì vậy, việc khảo sát các đặc trưng của nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp suốt một thời gian dài, ngay từ khi mới đi vào hoạt động, có thể cung cấp những thông tin quan trọng làm cơ sở để chọn lựa công nghệ xử lý phù hợp.

Ngoài ra, thiết kế và thực tế vận hành của các bãi chôn lấp cũng có những ảnh hưởng quan trọng đến đặc trưng của nước rỉ rác. Chẳng hạn, mặc dù các bãi chôn lấp Gò Cát và Phước Hiệp (Tam Tân), Thành phố Hồ Chí Minh đều xử lý một nguồn rác thải vào cùng một thời điểm nhưng do có độ sâu của bãi chôn lấp lớn hơn và có quay vòng nước rỉ rác, quá trình phân hủy hữu cơ ở bãi chôn lấp Phước Hiệp diễn ra tương đối nhanh, chỉ trong vòng 5÷6 tháng kể từ khi bãi chôn lấp đi vào vận hành [8]. Kết quả phân tích nước rỉ rác được tổng hợp từ các nguồn [11], pH trong khoảng 6,5÷8,5.

Chỉ số COD tại ô chôn lấp cao 327÷22.783 mg/L. Nồng đô ̣nitơ dao động lớn 62÷2.427 mg/L. Có thể thấy đặc trưng nhất của nước rỉ rác là hàm lượng TDS, BOD5, COD, tổng nitơ cao và dao động rất lớn theo thời gian. Như vậy, các đặc trưng hóa lý nước rỉ rác được phân chia thành hai loại: nước rỉ rác mới (2 – 3 năm sau khi bãi chôn lấp đi vào hoạt động) và nướ c rỉ rác cũ (từ năm thứ 4 – 5 trở đi), có thể nhận thấy nước rỉ rác mới cũng chia thành hai loại khác nhau: trong giai đoạn 3 – 6 tháng đầu, nước rỉ rác mới mang tính axít, với nồng độ COD, BOD, các kim loại nặng đều từ cao đến rất cao, pH và Amoni tương đối thấp. Giai đoạn tiếp theo, nồng độ các ion tự do giảm nhiều, pH trung tính, amoni bắt đầu tăng, nhưng COD và BOD vẫn còn rất cao.

Nước thải bệnh viện là dung dịch thải từ cơ sở khám, chữa bệnh. Nước thải bệnh viện được tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau như: pha chế thuốc - tẩy khuẩn, lau chùi dụng cụ y tế, rửa trôi các mẫu bệnh phẩm, rửa vết thương bệnh nhân, nước thải từ các phòng phẫu thuật, phòng xét nghiệm, phòng thí nghiệm, từ các khoa khám, chữa bệnh, khu điều trị bệnh nhân,… được thu gom chung đưa về hệ thống xử lý nước thải. Nước thải loại này có chứa chủ yếu các hợp chất hữu cơ, các chất rắn lơ lửng, máu, mủ và đặc biệt là các loại vi trùng gây bệnh.

Ngoài ra, một lượng lớn nước thải phát sinh trong quá trình sinh hoạt của cán bộ, nhân viên, bệnh nhân và người nhà bệnh nhân. Nước thải này có chứa chủ yếu các chất cặn bã, các chất dinh dưỡng (N, P), các chất rắn lơ lửng (SS), các chất hữu cơ (BOD5, COD và vi khuẩn), nếu không được xử lý trước khi thải ra ngoài sẽ gây ô nhiễm tới môi trường.

Nước thải bệnh viện chủ yếu là 80% là nước thải sinh hoạt của bệnh nhân, thân nhân nuôi bệnh và cán bộ công nhân viên bệnh viện. Ngoài ra, 20% còn lại là nước từ phẫu thuật, dịch tiết, máu, mủ, khám chữa bệnh, xét nghiệm [12].

Nước thải bệnh viện có hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học khá cao (đại diện bởi thông số BOD5), lượng chất rắn lơ lửng lớn. Đặc biệt, nước thải bệnh viện là nguồn điển hình chứa lượng lớn các vi khuẩn gây bệnh. Tại hầu hết các bệnh viện đã khảo sát, khi phân tích mẫu nước thải cho thấy, tổng Coliform nằm trong

khoảng 106- 107 MNP/100 ml, vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Ngoài các loại vi khuẩn này, trong nước thải bệnh viện còn có một lượng không ít vi khuẩn gây bệnh khác. Do vậy, nước thải bệnh viện nếu không có biện pháp xử lý hữu hiệu, các mầm bệnh này sẽ bị phát tán ra môi trường và thủy vực tiếp nhận, làm gia tăng nguy cơ bùng phát dịch bệnh, ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Qua khảo sát thực tế nhiều bệnh viện, thành phần của nước thải thường ở mức như Bảng 1.4.

Bảng 1. 4. Thành phần nước thải bệnh viện

Thông số

Đơn vị	Khoảng giá trị	Giá trị trung bình
pH	-	6,5 – 7,5	7,0
TSS	mg/L	100 - 200	150
BOD5	mg/L	120 - 250	200
COD	mg/L	150 - 350	300
Tổng Coliforms	MNP/100 ml	106 - 109	106 - 107

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 143 trang tài liệu này.

(Bộ Y tế, 2012) [13]

Ngoài ra nước thải bệnh viện còn có một số kim loại nặng với hàm lượng nhỏ như: mangan, đồng, thủy ngân, crôm,... Các kết quả phân tích các kim loại nặng trong nước thải bệnh viện thường cho thấy hàm lượng các kim loại này đều nhỏ hơn quy chuẩn cho phép (QCVN 28:2010/BTNMT).

Theo thống kê mỗi năm có đến 9000 người chết vì ô nhiễm nguồn nước và phát hiện 100.000 trường hợp ung thư mỗi năm mà nguyên nhân chính là do sử dụng nguồn nước ô nhiễm. Khảo sát 37 xã mang tên “làng ung thư” đã có 1.136 người chết vì các bệnh ung thư. Ngoài ra, còn có 380 người ở các xã lân cận cũng chết bởi ung thư và một số địa phương, tỷ lệ mắc các bệnh liên quan đến ô nhiễm môi trường nước như tiêu chảy do nước nhiễm bị khuẩn ecoli, viêm da, hoặc các bệnh đau mắt ngày càng nhiều, và có khả năng lây lan thành dịch bệnh.

1.2. Các quá trình và công nghệ xử lý nước thải

1.2.1. Hiện trạng các công trình xử lý nước thải ở Việt Nam

Theo báo cáo nghiên cứu về môi trường của GS.TS. Trần Hiếu Nhuệ và cộng sự (2015), hiện nay, ở Việt Nam đang triển khai xây dựng các nhà máy và các trạm

xử lý nước thải sinh hoạt đô thị. Đến cuối năm 2014, đã có 32 thành phố có dự án thoát nước và vệ sinh với tỷ lệ số hộ đầu nối vào hệ thống thoát nước là hơn 90%. Khoảng 25% lượng nước thải đô thị được xử lý bởi 27 nhà máy xử lý nước thải tập trung, với công suất khoảng 770.000 m3/ngđ trong tổng số phát sinh 3.080.000 m3/ngđ. Hơn nữa, có khoảng 20 nhà máy XLNT tập trung đang xây dựng với công suất 1,4 triệu m3/ngđ. Tổng công suất XLNT ước đạt vào năm 2020 là khoảng 2,1 triệu m3/ngđ. Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy XLNT đô thị, trạm XLNT cho các khu đô thị mới cũng được đầu tư xây dựng. Tuy nhiên, các thành phố lớn như Hà Nội mới chỉ có khoảng một nửa số khu đô thị mới có trạm XLNT tập trung, các khu đô thị còn lại chưa có trạm XLNT gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Riêng khu vực Hà Nội hiện nay đang có khoảng 150÷160 khu đô thị mới dân số khoảng 9 triệu người. Theo quy hoạch đến năm 2030, TP Hà Nội sẽ đầu tư xây dựng 39 NMXLNT cho KĐT trung tâm và 5 đô thị vệ tinh. Nhưng hiện mới có 5 nhà máy với công suất thiết kế 263.200 m3/ngđ đang vận hành; 3 nhà máy đang chuẩn bị đầu tư, xây dựng với công suất 368.500 m3/ngđ.

Về tình hình quản lý, vận hành bảo dưỡng các nhà máy trạm XLNT, sau khi xây dựng và đưa vào vận hành, mặc dầu chủ đầu tư các nhà máy XLNT sinh hoạt đô thị đều thực hiện việc đào tạo chuyển giao công nghệ và vận hành một cách nghiêm chỉnh, bài bản, khá nghiêm túc, nhưng thực tế vẫn còn những tồn tại cần khắc phục.

Nước thải đầu vào của các nhà máy XLNT với hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn có nồng độ thuộc loại trung bình như đối với nhà máy XLNT Đà Lạt và Buôn Ma Thuột (BOT: 340÷380 mg/L; COD: 560÷600 mg/L; T-N: 90÷95 mg/L). Nước

thải của 24 nhà máy XLNT còn lại với hệ thống thoát nước chung đang hoạt động đều thuộc loại có nồng độ thấp (SS, BOD: 30÷135 mg/L; COD: 60÷230 mg/L; T-N: 11÷40 mg/L) [14,15].

Nhiều hệ thống XLNT quy mô lớn, nhỏ và vừa đã được đầu tư và đưa vào hoạt động, sử dụng nhiều công nghệ xử lý khác nhau. Cụ thể:

- XLNT sinh hoạt đô thị tập trung quy mô lớn sử dụng công nghệ hồ sinh học: Hệ thống XLNT hồ sinh học kỵ khí tại Sơn Trà, Phú Lộc, Hòa Cường, Ngũ Hành Sơn TP Đà Nẵng; Hệ thống XLNT hồ sinh học hiếu khí và triệt để tại Tháp Chàm –

TP Phan Rang; Hệ thống XLNT hồ sinh học hiếu khí tùy tiện và triệt để tại Bình Hưng Hòa TP HCM; Hệ thống XLNT hồ sinh học hiếu khí cưỡng bức tùy tiện, triệt để và trồng cây tại Đồng Hới, Ninh Bình, Thanh Hóa.

- Mô hình XLNT sinh hoạt quy mô nhỏ bằng công nghệ kị khí kết hợp với xử lý bậc 3 bằng hệ thống bãi lọc ngầm nhân tạo đã được Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường – Đại học Xây dựng, một số trung tâm thuộc Bộ Xây dựng, Trung tâm Công nghệ Môi trường, Tổng cục Môi trường, v.v… đã nghiên cứu áp dụng tại xã Chiềng Châu, huyện Mai Châu – Hòa Bình; thị trấn Me, huyện Yên Mô – Nình Bình; phường Bách Quang - thị xã Sông Công. Đây là mô hình dễ vận hành với chi phí vận hành thấp, vừa xử lý nước thải vừa khôi phục cảnh quan môi trường, kết hợp làm công viên sinh thái, dễ áp dụng trong điều kiện ở Việt Nam.

- Đối với các trạm XLNT của các tòa nhà cao tầng, thương mại, dịch vụ hay khu đô thị, việc quản lý, vận hành do chủ dự án tổ chức thực hiện. Đối với các khu dân cư tại Ninh Bình, thị xã sông Công, phường Tây Mỗ do UBND xã, Phường tổ chức vận hành quản lý.

Có nhiều kỹ thuật xử lý đã và đang được áp dụng để XLNT, gồm 3 nhóm phương pháp chính là vật lý, hóa học và sinh học. Đối với nước thải sinh hoạt là loại nước thải có thành phần chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao, kĩ thuật chính thường được sử dụng là kết hợp xử lý hóa lý và xử lý sinh học.

1.2.2. Các quá trình hóa lí

Quá trình hóa – lí rất đa dạng, từ gạn rác, lắng cặn, lọc, chỉnh pH tới kết tủa, keo tụ - tạo bông, lắng, ôxi hóa/khử, hấp phụ, lọc màng, bay hơi... Tuy nhiên, chỉ một vài quá trình hóa lí đơn giản như lắng, lọc thường được áp dụng vận hành đơn giản và chi phí vận hành không cao. Các quá trình còn lại, hầu hết đều ít được sử dụng do có chi phí vận hành cao như các quá trình hấp phụ và quá trình ôxi hóa-khử, hoặc do đòi hỏi kĩ thuật vận hành phức tạp như quá trình lọc màng, bay hơi ...

Để thực hiện mỗi quá trình hóa lí ứng sẽ cần một đơn vị xử lí (dạng máy hoặc bồn), đây là cơ cấu được chế tạo theo các quy luật riêng và ứng với các yêu cầu thiết kế riêng để thực hiện tốt nhất quá trình.

1.2.3. Các quá trình sinh học

a. Về khía cạnh quá trình:

Các quá trình vi sinh sử dụng trong xử lý nước thải gồm: (i) Các quá trình Hiếu khí; (ii) Các quá trính Yếm khí; và (iii) Các quá trình Thiếu khí.

(i) Các quá trình hiếu khí:

- Chuyển hóa C (carbon hydrat):

Phương trình ôxi hóa 1 mol gluco (M =180 g) là:

C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O (E = 2.870 kJ) (1)

(1) Nếu tải BOD cao (khoảng >0,6 kg m–3đ–1 BOD), nghĩa là dư thức ăn so với lượng sinh khối thì 0,5 mol (90 g) sẽ được ôxi hoá thành CO2 và nước, ứng với nhu cầu 3mol O2 (96 g). Còn lại 0,5 mol gluco (90 g) chuyển thành pyruvat theo một trong ba cơ chế chuyển hoá gluco (glycolytic pathways), khi đó sẽ tạo thành 0,5–1 mol ATP. Pyruvat sẽ chuyển hoá tiếp tạo các sản phẩm như axetat hoặc đicarboxylic axit được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp tế bào vi sinh mới. Tối đa ta có 20 mol ATP tham gia vào tổng hợp tế bào. Ở pH 7 trong điều kiện chuẩn từ 180 g gluco sẽ tạo thành 90 g tế bào vi khuẩn mới (sinh khối). Thiêu nhiệt của 1g sinh khối khô = 22 kJ, vậy khoảng 1980 kJ (= 2870 ÷890 kJ) được tích lũy dưới dạng sinh khối, 890 kJ là tổng năng lượng toả ra trong quá trình hô hấp và tái tạo tế bào.

(2) Nếu tải BOD thấp, phần gluco tích lũy dưới dạng sinh khối sẽ giảm. Khi đó khoảng gần 0,7 mol (126 g) gluco được oxi hoá thành CO2, ứng với tiêu thụ 4,2 mol O2 (134,4g). Như vậy chỉ có 30% lượng cacbon chuyển hoá thành sinh khối (trường hợp đầu là 50% lượng cacbon).

- Nitrat hoá: