Xử lý phân tán và tái sử dụng nước thải đô thị docx

Xử lý phân tán và tái sử dụng nước thải
đô thị


Giải quyết tốt vấn đề thoát nước và xử lý
nước thải (XLNT) trước khi xả ra nguồn là một
yêu cầu cấp bách, nhằm bảo vệ môi trường,
đảm bảo sức khoẻ nhân dân và tạo điều kiện
cho đô thị phát triển ổn định, lâu bền.
Trong đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước
đô thị, chi phí xây dựng các tuyến cống thoát
nước và công trình trên đó thường chiếm tỷ lệ
lớn từ 60-70%. Những điều kiện tự nhiên như
sông hồ nhiều, nhiệt độ cao, cường độ bức xạ
mặt trời lớn và là nước nông nghiệp, lại là
những yếu tố thuận lợi nhất định cho việc xử
lý và sử dụng nước thải đô thị ở nước ta. Vì
vậy cần thiết phải nghiên cứu, lựa chọn công
nghệ thoát nước và XLNT phù hợp khi thiết
lập các dự án đầu tư cho hệ thống thoát nước
đô thị.
Dạng thoát nước đô thị có thể là tập trung
hoặc phân tán. Khi thoát nước tập trung, nước
thải từ các tuyến cống cấp 2 (tuyến cống lưu
vực) đưa về tuyến cống chính (tuyến cống cấp
1), sau đó bơm về trạm XLNT tập trung. Như
vậy nước thải sẽ có khả năng tự làm sạch lớn,
độ an toàn cao, ít bị ô nhiễm, dễ kiểm soát và
quản lý. Tuy nhiên, việc đầu tư thoát nước thải
tập trung rất tốn kém.
Trong các đô thị lớn do khó khăn và không

kinh tế trong việc xây dựng các tuyến cống
thoát nước quá dài, khi địa hình bằng phẳng
và mực nước ngầm cao, người ta thường quy
hoạch thoát nước thải thành hệ thống phân
tán theo các lưu vực sông, hồ. Thoát nước
phân tán là hình thức phù hợp hơn đối với đa
số đô thị nước ta. Các trạm XLNT phân tán
thường có quy mô nhỏ, công suất từ 2.000
đến 10.000 m3/ngày. Xây dựng các trạm
XLNT cho các đô thị nhỏ và cho các lưu vực
độc lập của các đô thị lớn, hoặc các trạm
XLNT bệnh viện, các công trình công cộng,
dịch vụ quy mô công suất từ 50 đến
500m3/ngày sẽ tận dụng được các điều kiện
tự nhiên cũng như khả năng tự làm sạch của
sông, kênh, hồ để chuyển hoá chất bẩn. Mặt
khác việc xây dựng này cũng phù hợp với khả
năng đầu tư và sự phát triển của đô thị. Tổng
giá thành đầu tư cho hệ thống thoát nước thải
phân tán giảm xuống, do không phải xây dựng
các tuyến cống thoát nước thải tập trung. Các
công trình của trạm XLNT phân tán thường
được bố trí hợp khối, dễ vận hành và quản lý.
Nhược điểm chính của hệ thống nước thải
phân tán là dễ làm mất cảnh quan do việc xây
dựng trạm XLNT bên trong đô thị. Nếu không
đảm bảo đúng các yêu cầu kỹ thuật, nước thải
có thể gây mùi hôi thối. Mặt khác nếu hàm
lượng các nguyên tố dinh dưỡng như N và P
trong nước thải sau khi xử lý còn cao, trong

điều kiện quang hợp tốt, các sông hồ đo thị
tiếp nhận nước thải có thể bị phú dưỡng và
dẫn đến nhiễm bẩn thứ cấp. Trong các sông
hồ tiếp nhận nước thải đô thị hàm lượng chất
hữu cơ (tính theo BOD5) bổ sung do nhiễm
bẩn thứ cấp thường dao động từ 1,4 đến 4,5
mg/l. Các trạm XLNT phân tán có quy mô,
mức độ và công nghệ xử lý khác nhau. Việc
kiểm soát, quản lý vận hành chúng rất phức
tạp, tìm kiếm đất đai cho việc xây dựng trạm
XLNT trong nội thành thường rất khó khăn. Tổ
chức thoát nước phân tán thường thích hợp
cho các đô thị có hệ thống thoát nước chung
hoặc hệ thống thoát nước nửa riêng, nằm
trong các vùng địa hình bằng phẳng nhiều
kênh, hồ. Hệ thống thoát nước thải Hà Nội
được chia thành 7 vùng theo phương án quy
hoạch của Tổ chức hợp tác Quốc tế Nhật Bản
(JICA) năm 1994, là hình thức tổ chức thoát
nước phân tán.
Trong trường hợp các đối tượng thoát nước
(cụm dân cư, công trình công cộng, dịch vụ,
nhà ở…) nằm ở vị trí riêng rẽ, độc lập hoặc
cách xa hệ thống thoát nước tập trung, một
trong những hình thức thoát nước phân tán tổ
chức hệ thống thoát nước thải cục bộ kết hợp
xử lý tại chỗ. Hệ thống thoát nước thải cục bộ
có thể có đường cống hoặc không có đường
cống. Nước thải sau khi xử lý đảm bảo tiêu
chuẩn vệ sinh môi trường, được cho thấm vào

đất, thải trực tiếp vào sông hồ lân cận có thể
sử dụng để tưới cây, nuôi cá…Trong một số
trường hợp trước khi xả vào các đường cống
thoát nước tập trung, các loại nước thải có
chứa vi khuẩn gây bệnh dịch hoặc chất bẩn
đặc biệt phải được khử trùng hoặc khử độc
trong các công trình xử lý cục bộ, đảm bảo
điều kiện không ảnh hưởng xấu đến hoạt
động của hệ thống thoát nước, sông hồ đô thị
và sức khoẻ của con người.
Các công trình XLNT cục bộ thường có công
suất từ vài trăm m3 đến dăm nghìn m3 trong
một ngày. Trường hợp thứ nhất thường là các
trạm XLNT quy mô vừa (công suất từ 1.000
đến 5.000 m3/ngày); các trường hợp thứ hai
và thứ ba là các trạm quy mô nhỏ (công suất
dưới 1.000 m3/ngày). Tổ chức thoát nước khu
vực Linh Đàm - Định Công - Pháp Vân phía
Nam Hà Nội là một ví dụ về các hệ thống thoát
nước thải cục bộ cho các trường hợp thứ hai.
Một số đô thị (TP. Đà Lạt, Hải Dương, Vĩnh
Yên…) có thể tổ chức thoát nước theo hệ
thống hỗn hợp. Nước thải cũng có thể xử lý tại
chỗ không đường cống ngay tại các hộ gia
đình, khu biệt thự, trang trại… Sau quá trình
xử lý này, nước thải có thể tái sử dụng để tưới
cây, nuôi cá hoặc vệ sinh sân đường, chuồng
trại…
Đối với khu vực dân cư, tiêu chuẩn thải nước
từ 100 đến 180 l/người. Ngày, xác định theo

qui chuẩn Việt Nam năm 1996.
Các chỉ tiêu cơ bản đặc trưng cho thành phần
các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt là hàm
lượng cặn lơ lửng (SS), nhu cầu ô xy hoá sinh
học (BOD), nồng độ nitơ amôn, số coliorm…
Lượng chất bẩn tính theo chỉ tiêu chất lơ lửng,
BOD5 … do một người trong ngày xả vào hệ
thống thoát nước sinh hoạt của một số nước
được nêu trong tiêu chuẩn xây dựng (20TCN
51-84).
Một trong những công trình XLNT tại chỗ là bể
tự hoại, thể tích từ 2 đến 20 m3 phụ thuộc vào
số người dân mà bể phục vụ. Bể tự hoại có
cấu tạo đơn giản dễ vận hành quản lý và
thường dùng để XLNT tại chỗ cho các khu
nhà khu tập thể, cụm dân cư dưới 500 người
hoặc lưu lượng nước thải dưới 30 m3/ngày.
Trong bể tự hoại sẽ diễn ra quá trình lắng
nước thải và lên men bùn cặn lắng. Bùn cặn
sau khi lưu từ 6 đến 12 tháng sẽ được hút ra
khỏi bể. Trong bể tự hoại, COD của nước thải
giảm từ 25% đến 50%. Nồng độ các chất bẩn
trong dòng nước thải ra khỏi bể tự hoại nằm ở
trong giới hạn: BOD5: 120- 140 mg/l; Tổng
các chất rắn: 50-100 mg/l; Nitơ amôn (N-
NH3): 20-50 mg/l; Nitơ nitơrat (N-NO3): <1
mg/l; Tổng Nitơ: 25-80 mg/l; Tổng phôt pho:
10-20 mg/l; Tổng coliorm: 103-106
MPN/100ml.
Tuy nhiên với nồng độ các chất ô nhiễm còn

quá lớn, nước thải sau bể tự hoại không thể
đảm bảo yêu cầu xả ra nguồn nước mặt theo
quy định của tiêu chuẩn môi trường TCVN
6772: 2000. Mặt khác nếu quản lý vận hành
bể không đúng yêu cầu, chất lượng nước thải
đầu ra cũng sẽ giảm đi rõ rệt.
Để tăng cường hiệu quả xử lý nước thải,
người ta thường chia bể tự hoại thành nhiều
ngăn và bố trí thêm ngăn lọc ngược kỵ khí
phía sau bể với các loại vật liệu dạng hạt như
cuội, sỏi, xỉ… hoặc dạng khối xốp với chiều
dày lớp vật liệu 0,5 đến 0,6m.
Đối với các ngăn lọc kỵ khí của bể tự hoại có
ngăn lọc kỵ khí, để chống tắc nước sau thời
gian từ 18 đến 24 tháng cần phải dỡ lớp vật
liệu ra rửa sạch và sau đó nạp lại. Sau thời
gian lên men các chất không hoà tan nổi lên
từ lớp bùn cặn vào nước. Trong nhiều trường
hợp, hiệu quả xử lý nước thải và cặn lắng
trong bể tự có ngăn lọc kỵ khí không ổn định.
Lớp màng nổi trên bề mặt bể tự hoại thường
làm giảm dung tích công tác và nhiễm bẩn
nước trở lại. Vì vậy cần phải định kỳ phá
màng nổi và hút bùn cặn từ bể tự hoại. Các
loại bể tự hoại có ngăn lọc kỵ khí dòng hướng
lên được Trung tâm Kỹ thuật môi trường đô thị
và khu công nghiệp (CEETIA) nghiên cứu,
triển khai lắp đặt cho một số hộ gia đình ở Hà
Nội, tại trường tiểu học Thái Thành, Thái
Thuỵ, Thái Bình, khu du lịch Cát Bà, Hải

Phòng.
Bể tự hoại thường được xây dựng độc lập
hoặc kết hợp với các công trình XLNT khác
như ngăn lọc sinh học kỵ khí, giếng thấm, hào
lọc, bãi lọc ngập nước…, phụ thuộc vào đặc
điểm, công suất hệ thống thoát nước, điều
kiện đất đai, khí hậu thời tiết khu vực… Thành
phần đất, hệ số thấm và vận tốc thấm các loại
đất, mực nước ngầm, độ dốc địa hình, diện
tích đất sử dụng để XLNT… là những yếu tố
cần phải tính đến khi lựa chọn các công trình
XLNT tiếp sau bể tự hoại. Điều kiện hoạt động
kết hợp giữa bể tự hoại với các công trình
XLNT (hình dưới).

Một trong những công trình XLNT tại chỗ có
hiệu quả cao là thùng xử lý Johkaso, nước
thải sau quá trình xử lý trong đó đáp ứng yêu
cầu xả ra nguồn nước mặt hoặc sử dụng lại
để vệ sinh nhà cửa, sân vườn, tưới cây, nuôi
cá…Thùng cấu tạo bằng vật liệu composite,
kết hợp XLNT và phân huỷ bùn cặn qua 3 quá
trình liên tiếp: kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Sau
quá trình xử lý, nước thải có thể khử trùng
bằng cloramin, vôi clorua… thùng xử lý này có
quy mô công suất khác nhau, có thể sử dụng
cho các gia đình, nhà chung cư với số dân từ
4 đến 50 người.
Loại thùng này đã được thử nghiệm lắp đặt tại
Trung tâm Kỹ thuật môi trường đô thị và khu

công nghiệp. Kết quả nghiên cứu tại CEETIA
cho thấy hiệu quả xử lý trong thùng này rất
cao, đáp ứng yêu cầu sử dụng tại chỗ cho các
mục đích tưới cây, vệ sinh sân vườn. Tuy
nhiên khả năng ứng dụng của thùng xử lý này
tại Việt Nam đang hạn chế do chi phí đầu tư
cao và yêu cầu điện năng để vận hành máy
thổi khí.
Bãi lọc ngầm cũng là một trong những công
trình xử lý tại chỗ có hiệu quả. Nếu nước
ngầm ở gần mặt đất và không thể xây dựng
giếng thấm thì có thể xây dựng hệ thống bãi
lọc ngầm. Nước thải trước khi qua bãi lọc
ngầm phải được lắng sơ bộ trong các công
trình xử lý cơ học. Khi đi qua lớp đất bãi lọc
ngầm, các chất bẩn trong nước thải sẽ được
hấp thụ theo con đường thấm lọc, sau đó
được ôxy hoá sinh hoá. Thông thường trong
lớp đất phía trên diễn ra quá trình ôxy hoá
hiếu khí và trong lớp đất phía dưới diễn ra quá
trình hô hấp kỵ khí các chất hữu cơ. Do lớp
đất không lớn (từ 0,6 đến 0,9 m) nên vào thời
kỳ phát triển của cây trồng, một khối lượng lớn
nước thải được rẽ cây hấp thụ và chỉ một
phần nước chảy vào nguồn. Sự hoạt động của
cây trồng cũng góp phần cung cấp ôxy cho
đất.
Cấu tạo bãi lọc ngầm bao gồm phần: ngăn
phân phối nước thải, hệ thống phân phối bãi
lọc và hệ thống thu nước. Trên bãi lọc ngầm

có bố trí ống thông hơi.
Nước thải sinh hoạt chứa lượng lớn các chất
hữu cơ và cấc chất dinh dưỡng cần thiết cho
cây trồng, vật nuôi…
Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng lớn Nitơ,
Phốt pho, Kali… để tưới cây và bùn cặn của
nó làm phân bón ngày càng tăng. Hiện nay,
người ta thường có các quan điểm phân chia
hệ thống thoát nước phân tán qui mô nhỏ và
vừa ra các loại: hệ thống thoát nước không tái
sử dụng nước thải, tái sử dụng một phần
nước thải và tái sử dụng hoàn toàn nước thải.
Nước thải sau khi lắng sơ bộ có thể sử dụng
tưới cho cây trồng. Cường độ tưới phụ thuộc
vào đặc điểm đất, cây trồng và nồng độ các
chất trong nước thải và dao dộng từ 0,1 đến
0,2 m/năm (1000m3/năm). Phương pháp tưới
là tưới ngập hoặc tưới phun khi dùng nước
thải dể tưới sản lượng cây trồng sẽ tăng thêm
20% đến 30%.
Quá trình XLNT sinh hoạt sẽ tạo nên lượng
lớn bùn cặn (bằng khoảng 1% thể tích nước
thải xử lý). Bùn cặn, nước thải chứa phần lớn
các chất hữu cơ, Nitơ và Phôt pho. Hàm
lượng Kali tương đối thấp nên người ta
thường bổ sung thêm kali để trộn cùng bùn
cặn làm phân bón. Ngoài ra hàm lượng CaO
trong bùn cặn cao nên nó thích hợp trong việc
cải tạo đất chua phèn.
Trong nước thải và bùn cặn của nước chứa

các loại vi khuẩn gây bệnh, trứng giun sán.
Nước thải sinh hoạt là môi trường tồn tại của
các loại vi sinh vật trong đó có vi khuẩn gây
bệnh. Ước tính có khoảng 7.000 vi khuẩn
Salmoella, 6.000 - 7.000 vi khuẩn Shigella và
1.000 vi khuẩn Vibrio cholera trong 1 lít nước
thải. Các loại vi khuẩn Shigella và Vibrio
cholera nhanh chóng bị tiêu diệt trong môi
trường nước thải nhưng vi khuẩn Salmoella
có khả năng tồn tại lâu dài trong đất. Các loại
vi rút cũng xuất hiện nhiều trong nước thải.
Ngoài ra trong nước thải sinh hoạt còn có
nhiều các loại trứng giun sán như
Ancylostoma, Ascaris, Trichuris và Taenia…
Trong 1 gam bùn cặn chứa từ 5 đến 67 trứng
giun sán. Trứng giun sán có thể tồn tại trong
đất đến 1,5 năm. Vì vậy nên hạn chế tưới
nước thải trong mùa thu hoạch. Đối với các
loại rau ăn sống thì không được tưới nước
thải.
Nước thải đô thị có thể làm tăng hàm lượng
kim loại nặng trong đất khi dùng nó để tưới
cây. Hàm lượng kim loại nặng trong nước thải
các thị trấn và đô thị có sản xuất công nghiệp
lớn hơn trong phân bò từ 5 đến 15 lần. Hàm
lượng Cd, Zn, Cu, Pb… trong đất tưới nước
thải đô thị thường cao hơn trong các mẫu đối
chứng tưới nước sông hồ từ 3 đến 20 lần.
Khi tưới nước thải cấu trúc của đất có thể bị
thay đổi hoặc bị phá vỡ khi dư thừa Natri. Độ

hấp thụ Natri của đất phụ thuộc vào tỷ lệ RAS.
Việc tưới các loại nước thải có tỷ lệ RAS xấp
xỉ bằng 10 rất dễ gây nguy hiểm cho đất trồng
trọt. Vì vậy cần thiết phải có sự lựa chọn nước
thải phù hợp, đã có tách kim loại nặng và khử
độc khi sử dụng để tưới cho cây trồng.
Một trong những hướng xử lý kết hợp với sử
dụng bùn cặn nước thải sinh hoạt là lên men
chúng để tạo khí biogas (chủ yếu là khí metan
CH4 chiếm 50 –70%). Bùn cặn và sinh khối
thực vật thu hồi từ quá trình XLNT trên cánh
đồng ngập nước, trong hồ sinh vật có khả
năng phân huỷ để tạo thành biogas. Vật liệu
để tạo thành khí biogas thường yêu cầu tỷ lệ
C: N = 10: 30 cho đến 20: 25. Trong khi đó
bùn cặn nước thải sinh hoạt hoặc phân tiêu có
C: N = 6: 10, vì vậy việc bổ sung các loại cỏ ,
bèo… trong thành phần nguyên liệu các hầm
biogas là cần thiết. Nồng độ chất rắn trong
nguyên liệu chiếm 10%. Các hầm biogas
thường được thiết kế với tải trọng thể tích là
0,5 đến 3 kg nguyên liệu khô không tro/m3 thể
tích công tác/ngày. Khí sinh học thu hồi sau
khi khử CO2 bằng nước vôi có thể sử dụng
trực tiếp làm nhiên liệu.
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ
và nguyên tố dinh dưỡng, là môi trường cho
tảo và loại sinh vật khác phát triển. Theo chu
trình dinh dưỡng trong vực nước, nó là nguồn
thức ăn cho cá và các loại thuỷ sản khác. Tảo

và các thực vật nước phát triển trong các hồ
sinh vật ổn định hoặc các ao hồ tiếp nhận
nước thải không những cung cấp ô xy cho các
loại vi khuẩn để ô xy hoá tiếp tục các chất hữu
cơ mà còn tổng hợp nên prôtêin trong sinh
khối. Trong hồ, tảo và vi khuẩn quan hệ với
nhau qua chu trình O2 và CO2. Tảo sử dụng
năng lượng từ ánh sáng mặt trời, CO2 và
nguyên tố khoáng khác như N,P,K… để tổng
hợp sinh khối. Khoảng 50% tổng prôtêin sinh
khối của các ao hồ có nguồn gốc từ tảo. Sản
lượng nuôi cấy tảo cao hơn sản lượng trồng
hoa màu khác rất nhiều. Các loại tảo lục đơn
bào như Cholorella, Scenedesmus hoặc tảo
lam đa bào như Spirulina… giàu prôtêin, mỡ,
cacbon hydrat và vitamin cùng các chất hoạt
tính sinh học khác đang được nuôi trồng rộng
rãi trong nước thải sinh hoạt ở Nhật Bản, các
nước Trung Á SNG, Áo và một số nước khác.
Đối với từng ngôi nhà hoặc cụm ngôi nhà, ao
nuôi tảo là một trong các nút của hệ sinh thái
vườn-ao-chuồng (VAC). Tảo không cần thu
hồi mà được sử dụng trực tiếp dể làm thức ăn
cho các động vật nguyên sinh, cá, vịt. Phần
lớn các loại vi khuẩn gây bệnh, các chất hữu
cơ có trong nước thải sinh hoạt đã được làm
sạch nên nước thải có thể sử dụng để tưới
rau hoặc rửa chuồng trại.
Sử dụng nước thải nuôi cá mang lại hiệu quả
kinh tế cao, tuy nhiên lượng ô xy đủ, nguồn

thức ăn dễ thu nhận và hấp thụ… là các yếu
tố cần thiết để cá phát triển. Vì vậy, cá thường
được nuôi ở giai đoạn cuối của hệ thống hồ
sinh vật. Các loại cá có sản lượng cao thường
được nuôi trong môi trường nước thải là trắm,
mè, rô phi… Sản lượng cá nuôi ở các vùng
nước thải ở nước ta cũng như một số nước
khác như Ấn Độ, Thái Lan, Philipin… dao
động từ 1,0 đến 3 tấn/ha năm.
Như vậy, tổ chức thoát nước và xử lý phân
tán có thể phù hợp với nhiều đô thị nước ta.
Đối với TP Hà Nội, dựa trên các điều kiện tự
nhiên, đặc điểm kinh tế xã hội và phát triển đô
thị có thể ứng dụng các mô hình thoát nước
thải phân tán với các trạm XLNT quy mô nhỏ
và vừa cho các khu đô thị độc lập hoặc XLNT
tại chỗ các công trình dịch vụ công cộng, khu
chung cư, khu biệt thự… ở ven đô, nằm riêng
rẽ, xa hệ thống thoát nước tập trung. Việc sử
dụng lại nước thải trong các mô hình này sẽ
có ý nghĩa môi trường cao, hiệu quả kinh tế
lớn và đảm bảo cho hệ thống thoát nứơc hoạt
động bền vững.