Nghiên cứu mô hình kết hợp giữa bãi lọc trồng cây và hồ sinh học để xử lý nước thải khu dân cư ven đô lưu vực sông cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

VI THỊ MAI HƢƠNG

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH KẾT HỢP GIỮA BÃI LỌC TRỒNG CÂY
VÀ HỒ SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI KHU DÂN CƢ
VEN ĐÔ LƢU VỰC SÔNG CẦU

Chuyên ngành: Công nghệ môi trƣờng nƣớc và nƣớc thải
Mã số: 9520320-2

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. Trần Đức Hạ
2. TS. Nguyễn Đức Toàn

Hà Nội, Năm 2019


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số liệu về
kết quả nghiên cứu nêu trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố
trong bất kỳ công trình nào khác, ngoài những phần tham khảo đã được ghi rõ trong
luận án.
Tác giả

Vi Thị Mai Hƣơng

ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .............................................. vi
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................viii
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................................. x
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
1. Lý do lựa chọn đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu của luận án ..................................................................... 3
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận án ................................................ 3
4. Cơ sở khoa học của luận án ............................................................................... 3
5. Nội dung nghiên cứu của luận án ...................................................................... 4
6. Phƣơng pháp nghiên cứu của luận án .............................................................. 4
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ...................................................... 5
8. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................... 5
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI SINH HOẠT VÀ ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ HỒ SINH HỌC, BÃI LỌC TRỒNG CÂY TRONG XỬ LÝ
NƢỚC THẢI SINH HOẠT ........................................................................................ 6
1.1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt .................................................................. 6
1.1.1. Đặc điểm thành phần, tính chất và lưu lượng nước thải sinh hoạt ............. 6
1.1.2. Thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt ........................................................ 8
1.1.3. Hiện trạng thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt các khu dân cư ven đô
lưu vực sông Cầu .................................................................................................... 10
1.1.3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội lưu vực sông Cầu .................................. 10
1.1.3.2. Hệ thống thoát nước các đô thị lưu vực sông Cầu ..................................... 12
1.1.3.3. Hiện trạng thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt các khu dân cư ven đô lưu
vực sông Cầu ................................................................................................................ 12

1.2. Tổng quan những nghiên cứu ứng dụng hồ sinh học xử lý nƣớc thải sinh

hoạt trên thế giới và Việt Nam............................................................................. 14
1.3. Tổng quan những nghiên cứu ứng dụng bãi lọc trồng cây xử lý nƣớc thải
sinh hoạt trên thế giới và Việt Nam .................................................................... 18


iii

1.4. Tổng quan những nghiên cứu ứng dụng công nghệ kết hợp bãi lọc trồng
cây và hồ sinh học để xử lý nƣớc thải sinh hoạt trên thế giới và Việt Nam .... 24
1.5. Nhận xét chung chƣơng 1 .............................................................................. 29
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÔNG NGHỆ HỒ SINH HỌC VÀ
BÃI LỌC TRỒNG CÂY TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT ............. 31
2.1. Cơ sở lý thuyết xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng hồ sinh học ...................... 31
2.1.1. Khái niệm và phân loại hồ sinh học ......................................................... 31
2.1.2. Chu trình các chất ô nhiễm đặc trưng của nước thải sinh hoạt trong hồ
sinh học ................................................................................................................... 31
2.1.3. Cơ chế xử lý các chất ô nhiễm đặc trưng của nước thải sinh hoạt bằng hồ
sinh học ................................................................................................................... 36
2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình xử lý nước thải bằng hồ sinh học .... 39
2.1.5. Mô hình động học quá trình phân hủy chất hữu cơ bằng hồ sinh học ..... 41
2.2. Cơ sở lý thuyết xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng bãi lọc trồng cây ............. 43
2.2.1. Khái niệm và phân loại bãi lọc trồng cây ................................................. 43
2.2.2. Chu trình các chất ô nhiễm đặc trưng của nước thải sinh hoạt trong bãi
lọc trồng cây............................................................................................................ 46
2.2.3. Cơ chế xử lý các chất ô nhiễm đặc trưng của nước thải sinh hoạt bằng bãi
lọc trồng cây............................................................................................................ 51
2.2.4. Mô hình động học quá trình phân hủy các chất ô nhiễm bằng bãi lọc trồng
cây ........................................................................................................................... 54
2.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của bãi lọc trồng cây.............. 57
2.3. Nhận xét chung chƣơng 2 .............................................................................. 59

CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .................................................... 61
3.1. Lựa chọn địa điểm nghiên cứu ..................................................................... 61
3.2. Mô hình nghiên cứu thử nghiệm .................................................................. 65
3.2.1. Thiết kế mô hình nghiên cứu thử nghiệm ................................................ 65
3.2.1.1. Nguyên tắc xử lý kết hợp hồ sinh học và bãi lọc trồng cây trong một hệ
thống xử lý nước thải .................................................................................................... 65
3.2.1.2. Mục đích nghiên cứu thử nghiệm ............................................................... 65


iv

3.2.1.3. Lựa chọn mô hình nghiên cứu thử nghiệm ................................................. 65
3.2.1.4. Tính toán thiết kế mô hình thí nghiệm ........................................................ 67
3.2.2. Bố trí mặt bằng và xác định cao trình của mô hình thí nghiệm ......................... 70

3.3. Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................... 71
3.3.1. Lựa chọn vật liệu nghiên cứu ................................................................... 71
3.3.2. Quy trình vận hành mô hình thí nghiệm .................................................. 73
3.3.3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 79
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 82
4.1. Hiệu suất xử lý nƣớc thải sinh hoạt phƣờng Bách Quang của mô hình kết
hợp hồ tùy tiện và bãi lọc FWS (mô hình 1) ....................................................... 82
4.1.1. Đặc trưng nước thải sinh hoạt vào mô hình 1 .......................................... 82
4.1.2. Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của hồ tùy tiện ................................. 83
4.1.3. Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của bãi lọc FWS .............................. 88
4.1.4. Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình 1 .................................. 92
4.2. Hiệu suất xử lý nƣớc thải sinh hoạt phƣờng Bách Quang của mô hình kết
hợp bãi lọc HF và hồ hiếu khí (mô hình 2) ......................................................... 94
4.2.1. Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của các bãi lọc trồng cây trong mô
hình 2 ...................................................................................................................... 94

4.2.2. Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của hồ hiếu khí .............................. 102
4.2.3. Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình 2 ................................ 106
4.3. So sánh, đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải sinh hoạt của hai mô hình
nghiên cứu ........................................................................................................... 108
4.3.1. So sánh hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của hai mô hình nghiên cứu
……………………………………………………………………..…………108
4.3.2. Đánh giá khả năng áp dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt của hai mô
hình nghiên cứu .................................................................................................... 111
4.4. Kết quả theo dõi sự phát triển của cây trồng trên các bãi lọc trồng cây 115
4.5. Xác định hệ số phân hủy các chất ô nhiễm đặc trƣng của các hồ sinh học
và các bãi lọc trồng cây trong mô hình thí nghiệm với điều kiện tự nhiên khu
vực nghiên cứu .................................................................................................... 119


v

4.5.1. Xác định hệ số phân hủy chất hữu cơ của các hồ sinh học trong hai mô
hình thí nghiệm ..................................................................................................... 120
4.5.2. Xác định hệ số phân hủy các chất ô nhiễm đặc trưng trong nước thải sinh
hoạt của các bãi lọc trồng cây trong hai mô hình thí nghiệm ............................... 122
4.5.2.1. Hệ số phân hủy chất hữu cơ (kBOD5)ở các bãi lọc trồng cây .................... 122
4.5.2.2. Hệ số phân hủy NH4+-N, NO3--N (kNH4+-N , kNO3--N ) ở các bãi lọc trồng
cây……………………………………………………………..……………………………123
4.5.2.3. Hệ số chuyển hóa PO43--P (k PO43—P) ở các BLTC: .................................. 126

4.6. Đề xuất các sơ đồ công nghệ kết hợp bãi lọc trồng cây và hồ sinh học để
xử lý nƣớc thải sinh hoạt khu dân cƣ ven đô lƣu vực sông Cầu .................... 128
4.6.1. Sơ đồ công nghệ kết hợp bãi lọc trồng cây và hồ sinh học để xử lý nước
thải sinh hoạt khu dân cư ven đô lưu vực sông Cầu ............................................. 128
4.6.2. Sơ đồ công nghệ kết hợp hồ sinh học và bãi lọc trồng cây để xử lý nước

thải sinh hoạt khu dân cư ven đô lưu vực sông Cầu ............................................. 130
4.6.3. Sơ đồ công nghệ tích hợp bãi lọc trồng cây và hồ sinh học để xử lý nước
thải sinh hoạt khu dân cư ven đô lưu vực sông Cầu ............................................. 132
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 135
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................. 137
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 138
PHỤ LỤC ................................................................................................................ PL1


vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ABR

: Bể lọc kỵ khí có vách ngăn (Anaerobic Baffled Reactor)

BLTC

: Bãi lọc trồng cây

BOD

: Nhu cầu oxi sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand)

BTNMT

: Bộ Tài nguyên và Môi trường

BXD

: Bộ Xây dựng

COD

: Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand)

DEWATS : Hệ thống xử lý nước thải phân tán (Decentralized Wasterwater
Treament Systems)
DO

: Oxi hòa tan (Dissoved Oxygen)

USEPA

: Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ (The United States Environmental
Protection Agency)

FWS

: Dòng chảy bề mặt (Free Water Surface)

HF

: Dòng chảy ngang (Horizontal Flow)

HRT

: Thời gian lưu nước thủy lực (Hydraulic Retention Time)

HLR

: Tải trọng thủy lực (Hydraulic Loading Rate )

HSH

: Hồ sinh học

HTTN

: Hệ thống thoát nước

LVS

: Lưu vực sông

MGD

: Mega Galong một ngày đêm

MPN

: Số lượng lớn nhất có thể (Most Probable Number)

N

: Nitơ

NTSH

: Nước thải sinh hoạt

ODA

: Viện trợ phát triển chính thức (Official Development Assistance)

OLR

: Tải lượng hữu cơ (Oganic loading rate)

P

: Phốt pho

Q

: Lưu lượng nước thải

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

SBR

: Bể phản ứng theo mẻ (Sequency Batch Reactor)

SSF

: Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm (Submerged Surface Flow)

vii

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TN

: Tổng Nitơ (Total Nitrogen)

TP

: Tổng Phốt pho (Total Phosphorus)

Tp

: Thành phố

TSS

: Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid)

TT

: Thông tư

VF

: Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng (Vertical Flow)

VSV

: Vi sinh vật

XLNT

: Xử lý nước thải


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1:

Thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt

6

Bảng 1.2:

Thành phần tính chất nước xám và nước đen

7

Bảng 1.3:

Tổng hợp các nhà máy xử lý nước thải đô thị ứng dụng công

15

nghệ hồ sinh học tại Việt Nam
Bảng 3.1:

Đặc trưng nước thải sinh hoạt của khu dân cư phường Bách

63

Quang, Sông Công, Thái Nguyên
Bảng 3.2:

Tổng hợp kết quả tính toán thiết kế mô hình 1

68

Bảng 3.3:

Tổng hợp kết quả tính toán thiết kế mô hình 2

69

Bảng 3.4:

Thông số vận hành của hai mô hình thí nghiệm ở giai đoạn 1

73

Bảng 3.5:

Thông số vận hành của hai mô hình thí nghiệm ở giai đoạn 2

74

Bảng 3.6:

Kế hoạch lấy mẫu phân tích trong các đợt thí nghiệm

78

Bảng 4.1:

Kết quả phân tích nồng độ trung bình của các thông số đặc trưng

82

nước thải sinh hoạt vào mô hình 1 qua các đợt thí nghiệm
Bảng 4.2:

Tải lượng trung bình các chất ô nhiễm vào hồ tùy tiện trong các

84

đợt thí nghiệm (kg/ha/ngày)
Bảng 4.3:

Nồng độ trung bình của các thông số đặc trưng nước thải sau xử

84

lý của hồ tùy tiện trong các đợt thí nghiệm
Bảng 4.4:

Tải lượng trung bình các chất ô nhiễm trong nước thải vào bãi lọc

89

FWS của các đợt thí nghiệm (kg/ha/ngày)
Bảng 4.5:

Nồng độ trung bình của các thông số đặc trưng nước thải sau xử

89

lý của bãi lọc FWS trong các đợt thí nghiệm
Bảng 4.6:

Tải lượng trung bình các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

95

vào các bãi lọc HF của mô hình 2 trong các đợt thí nghiệm
Bảng 4.7:

Nồng độ trung bình của các thông số ô nhiễm trong nước thải sau

96

xử lý của các bãi lọc HF của mô hình 2 qua các đợt thí nghiệm
Bảng 4.8:

Tải lượng trung bình các chất ô nhiễm trong nước thải vào hồ 102

hiếu khí qua các đợt thí nghiệm (kg/ha/ngày)

Bảng 4.9:

Nồng độ trung bình của các thông số đặc trưng nước thải sau xử 102
lý của hồ hiếu khí trong các đợt thí nghiệm


ix

Bảng 4.10: Tổng hợp kết quả đánh giá khả năng áp dụng của hai mô hình 112
nghiên cứu
Bảng 4.11: Tổng hợp sinh khối cây chuối hoa ở bãi lọc HF2 và FWS trong 118
thời gian nghiên cứu
Bảng 4.12: Kết quả theo dõi sự phát triển của cây thủy trúc trong thời gian 118
thí nghiệm
Bảng 4.13: Kết quả xác định hệ số phân hủy chất hữu cơ (k, ngày-1) của các 120
HSH trong mô hình thí nghiệm
Bảng 4.14: Hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt của 122
các bãi lọc trồng cây trong mô hình thí nghiệm
Bảng 4.15: Hệ số tốc độ phân hủy NH4+-N trong nước thải sinh hoạt của các 124
bãi lọc trồng cây trong mô hình thí nghiệm
Bảng 4.16:

Hệ số tốc độ phân hủy NO3--N trong nước thải sinh hoạt của các 125
bãi lọc trồng cây trong mô hình thí nghiệm

Bảng 4.17: Hệ số tốc độ phân hủy PO43--P trong nước thải sinh hoạt của các 127
bãi lọc trồng cây trong mô hình thí nghiệm
Bảng 4.18: Các thông số tính toán thiết kế cho sơ đồ công nghệ kết hợp bãi 129

lọc trồng cây và hồ sinh học
Bảng 4.19: Cấu tạo của các loại bãi lọc trồng cây trong hệ thống kết hợp bãi 131
lọc trồng cây và hồ sinh học


x

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1:

Bản đồ các tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu

11

Hình 1.2:

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải DEWATS

24

Hình 1.3:

Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống hồ sinh học kết hợp

28

bãi lọc trồng cây xử lý nước thải tại Công ty Fomosa Hà Tĩnh
Hình 2.1:

Sơ đồ chu trình cacbon trong hồ tùy tiện

32

Hình 2.2:

Chu trình chuyển hóa nitơ trong hồ sinh học

33

Hình 2.3:

Chu trình chuyển hóa phốt pho trong hồ sinh học

35

Hình 2.4:

Các loại bãi lọc FWS

44

Hình 2.5:

Các loại bãi lọc SSF

45

Hình 2.6:

Chu trình Cacbon trong đất ngập nước

46

Hình 2.7:

Chu trình Nitơ trong đất ngập nước

47

Hình 2.8:

Chu trình Phốt pho trong đất ngập nước

50

Hình 3.1:

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải tập trung phường Bách

61

Quang, Sông Công, Thái Nguyên
Hình 3.2:

Sơ đồ vị trí của hệ thống xử lý nước thải phường Bách Quang

62

Sông Công, Thái Nguyên
Hình 3.3:

Sơ đồ vị trí lấy nước thải cho mô hình thí nghiệm trong hệ

64

thống xử lý nước thải phường Bách Quang
Hình 3.4:

Sơ đồ vị trí đặt mô hình thí nghiệm trong khuôn viên hệ

64

thống xử lý nước thải phường Bách Quang, Sông Công, Thái
Nguyên
Hình 3.5:

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư phường

66

Bách Quang bằng công nghệ kết hợp bãi lọc trồng cây và hồ
sinh học
Hình 3.6:

Sơ đồ bố trí mặt bằng hai mô hình thí nghiệm

70

Hình 3.7:

Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của mô hình 1

71

Hình 3.8:

Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của mô hình 2

71

Hình 3.9:

Vật liệu lọc sử dụng trong mô hình thí nghiệm

71


xi

Hình 3.10:

Cây chuối hoa trồng trong mô hình thí nghiệm

72

Hình 3.11:

Cây thủy trúc được trồng trong mô hình thí nghiệm

72

Hình 3.12:

Sơ đồ quy trình vận hành mô hình 1 và mô hình 2 giai đoạn 1

75

Hình 3.13:

Sơ đồ quy trình vận hành mô hình 1 giai đoạn 2

76

Hình 3.14:

Sơ đồ quy trình vận hành mô hình 2 giai đoạn 2

76

Hình 4.1:

Hiệu suất xử lý trung bình của hồ tùy tiện theo các thông số

84

đặc trưng nước thải sinh hoạt
Hình 4.2:

Hiệu suất xử lý trung bình của bãi lọc FWS theo các thông số

89

đặc trưng nước thải sinh hoạt
Hình 4.3:

Hiệu suất xử lý trung bình của mô hình 1 theo các thông số

92

đặc trưng nước thải sinh hoạt
Hình 4.4:

Hiệu suất xử lý BOD5 và TSS của các bãi lọc trồng cây trong

96

mô hình 2 qua các đợt thí nghiệm
Hình 4.5:

Hiệu suất xử lý TN, NH4+-N, NO3--N của các bãi lọc trồng

97

cây trong mô hình 2 qua các đợt thí nghiệm
Hình 4.6:

Hiệu suất xử lý PO43--P của các bãi lọc trồng cây trong mô

97

hình 2 qua các đợt thí nghiệm
Hình 4.7:

Hiệu suất xử lý trung bình của hồ hiếu khí theo các thông số

103

đặc trưng nước thải sinh hoạt
Hình 4.8:

Hiệu suất xử lý trung bình của mô hình 2 theo các thông số

106

đặc trưng nước thải sinh hoạt
Hình 4.9:

Đồ thị so sánh khả năng xử lý BOD5 của hai mô hình nghiên

108

cứu
Hình 4.10:

Đồ thị so sánh khả năng xử lý TSS của hai mô hình nghiên

109

cứu
Hình 4.11:

Đồ thị so sánh khả năng xử lý nitơ của hai mô hình nghiên

109

cứu
Hình 4.12:

Đồ thị so sánh khả năng xử lý PO43--P của hai mô hình

109

nghiên cứu
Hình 4.13:

Sinh khối trung bình/cây theo thời gian thu hoạch tại bãi lọc

116


xii

HF2 và FWS
Hình 4.14:

Sinh khối trung bình/cây theo thời gian thu hoạch tại bãi lọc

116

HF2 và FWS

Hình 4.15:

Chiều cao trung bình/cây theo thời gian thu hoạch tại bãi lọc

116

HF2 và FWS
Hình 4.16:

Đồ thị mối quan hệ giữa tải lượng chất hữu cơ và hệ số phân

121

hủy chất hữu cơ trong các hồ sinh học
Hình 4.17:

Sơ đồ công nghệ kết hợp bãi lọc trồng cây và hồ sinh học để

128

xử lý nước thải sinh hoạt các khu dân cư ven đô
Hình 4.18:

Sơ đồ công nghệ kết hợp hồ sinh học và bãi lọc trồng cây để

130

xử lý nước thải sinh hoạt các khu dân cư ven đô
Hình 4.19:

Sơ đồ tích hợp bãi lọc trồng cây và hồ sinh học để xử lý nước

132

thải sinh hoạt khu dân cư ven đô trường hợp hồ sinh học
dùng làm hồ cảnh quan sinh thái
Hình 4.20:

Sơ đồ tích hợp bãi lọc trồng cây và hồ sinh học để xử lý nước
thải sinh hoạt khu dân cư trường hợp tái sử dụng nước thải
sau xử lý

133


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Vấn đề ô nhiễm nguồn nước các lưu vực sông (LVS) do nước thải, đặc biệt là
nước thải sinh hoạt (NTSH), chưa được xử lý hoặc xử lý chưa đạt tiêu chuẩn trước khi
xả thải, đang trở thành một trong những vấn đề bức thiết tại Việt Nam. Mặc dù, Nhà
nước đã phê duyệt và triển khai thực hiện Đề án bảo vệ môi trường các LVS lớn như
LVS Cầu (2006), LVS Nhuệ- Đáy (2008) và LVS Đồng Nai (2007), nhưng tình trạng
ô nhiễm và suy thoái chất lượng nước (đặc biệt là tại các đoạn sông chảy qua khu vực
đô thị, khu công nghiệp, làng nghề…) vẫn diễn ra trầm trọng [9].
LVS Cầu là một trong những LVS lớn của nước ta, có vai trò quan trọng trong
quá trình phát triển kinh tế xã hội của các tỉnh trong lưu vực. Tổng diện tích toàn lưu
vực là 6.030 km2, gồm 6 tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải
Dương, Vĩnh Phúc và 3 huyện của Tp.Hà Nội (Mê Linh, Đông Anh và Sóc Sơn) [7].
Lưu vực có địa hình đa dạng gồm cả địa hình đồi núi cao, trung du và đồng bằng.

Trong những năm gần đây, các tỉnh trong lưu vực đều có tốc độ phát triển kinh tế đạt
mức cao so với mức phát triển chung của cả nước, đặc biệt là các tỉnh Bắc Ninh, Vĩnh
Phúc, Hải Dương, Hà Nội. Cơ cấu kinh tế phát triển theo hướng tăng tỷ trọng các
ngành công nghiệp, dịch vụ và giảm tỷ trọng ngành nông nghiệp. Cùng với tốc độ phát
triển kinh tế nhanh thì quá trình đô thị hóa tại các tỉnh thuộc LVS Cầu cũng đang diễn
ra nhanh chóng. Đến năm 2016, LVS Cầu có 1,8 triệu dân sống ở đô thị chiếm 22,22%
dân số toàn lưu vực [28]. Mặc dù cơ sở vật chất hạ tầng ngày càng được cải thiện,
nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu, đặc biệt là các hệ thống thoát nước (HTTN) và
xử lý nước thải (XLNT). HTTN các đô thị LVS Cầu phần lớn là HTTN chung xây
dựng cho các trung tâm đô thị, mới chỉ thu gom xử lý được từ 40-70% lượng NTSH
phát sinh [7]. Hiện nay, tại các đô thị thuộc LVS Cầu đều đã và đang triển khai các dự
án thoát nước và vệ sinh môi trường nhằm nâng cấp HTTN và xây dựng các nhà máy
XLNT tập trung cho đô thị, nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu. Mặt khác, các dự
án này chủ yếu tập trung ở khu vực trung tâm đô thị, còn các khu vực ven đô, vùng
ngoại thành do khó khăn về thu gom nên việc XLNT vẫn chưa được quan tâm đúng
mức. Vì vậy NTSH các khu dân cư được dẫn theo các hệ thống cống, rãnh thoát nước
do người dân xây dựng một cách tự phát, không theo quy hoạch và được thải trực tiếp


2
ra các nguồn nước lân cận như sông, suối, ao, hồ, mương dẫn nước, khu đất trũng hay
các khu ruộng trũng gần nhà. Do đó, nguồn NTSH này trở thành một trong những
nguồn chính gây ô nhiễm cho LVS Cầu, gây mất vệ sinh môi trường, thẩm mỹ, cảnh
quan và ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống sức khỏe cộng đồng. Chính vì vậy, việc tổ
chức thu gom và xử lý NTSH các khu dân cư ven đô LVS là hết sức cần thiết. Theo
nội dung của “Quy hoạch HTTN và XLNT khu vực dân cư, khu công nghiệp thuộc LVS
Cầu đến năm 2030”, hình thức thoát nước phi tập trung sẽ phù hợp với các đô thị độc
lập và các khu dân cư vùng ven đô của Việt Nam nói chung và LVS Cầu nói riêng.
Các công nghệ XLNT áp dụng cho hệ thống XLNT tập trung tại các đô thị (như
aeroten, mương oxi hóa, SBR…) với chi phí xây dựng và vận hành lớn, quản lý, vận

hành phức tạp sẽ không thích hợp áp dụng cho XLNT các đô thị, khu dân cư vùng ven
đô. Vì vậy, cần nghiên cứu đề xuất công nghệ XLNT thích hợp cho khu vực này.
Hồ sinh học (HSH) và bãi lọc trồng cây (BLTC) là các công trình sinh thái để
XLNT trong điều kiện tự nhiên, chi phí xây dựng và vận hành thấp, vận hành đơn
giản, phù hợp với điều kiện đất đai sẵn có của vùng ven đô sẽ là những lựa chọn thích
hợp. Mặt khác, khi đô thị phát triển đến vùng ven đô thì các công trình này có thể dễ
dàng loại bỏ hoặc chuyển mục đích sử dụng mà không tốn nhiều chi phí đầu tư. Các
công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trong xử lý NTSH, nước thải đô thị trên
khắp thế giới như các nước Châu Âu (như Đức, Pháp, Anh, Ba Lan, Hà Lan,
Australia)…, các nước Châu Á (như Trung Quốc, Thái Lan, Ấn Độ, Indonesia…), Mỹ,
Canada và các nước Châu Phi [120]. Tại Việt Nam, trong những năm gần đây HSH và
BLTC cũng đang được quan tâm nghiên cứu ứng dụng trong xử lý nhiều loại nước thải
khác nhau như NTSH, nước thải đô thị, nước rỉ rác, nước thải chăn nuôi… HSH đã
được ứng dụng tại một số nhà máy XLNT đô thị ở Đà Nẵng, Tp. Hồ Chí Minh, Đà
Lạt, Buôn Ma Thuột, Thanh Hóa… BLTC được ứng dụng trong xử lý NTSH tại một
số tỉnh như Hòa Bình, Bắc Kạn, Cao Bằng, Tuyên Quang, Thái Bình, Hưng Yên, Hải
Phòng, Thái Nguyên…[86]. Tuy nhiên khi sử dụng riêng rẽ, chúng vẫn có những
nhược điểm nhất định làm hạn chế khả năng ứng dụng. Do thành phần sinh vật trong
các hệ sinh thái HSH và BLTC tương đối đồng nhất nên việc nghiên cứu kết hợp hai
loại công trình này để XLNT nhằm khắc phục các nhược điểm của từng công trình,
nâng cao hiệu quả xử lý và tăng khả năng ứng dụng là điều phù hợp. Do tốn diện tích


3
đất xây dựng nên các công nghệ này không phù hợp áp dụng XLNT cho những khu
vực thiếu đất xây dựng như các vùng trung tâm đô thị mà thích hợp XLNT với quy mô
vừa và nhỏ của các khu dân cư ven đô và các đối tượng thoát nước phân tán khác. Mặt
khác, khu vực ven đô là khu vực có nhiều vực nước mặt (ao, hồ) có thể tận dụng để
XLNT làm giảm diện tích đất xây dựng cần thiết. Vì vậy, nghiên cứu khả năng ứng
dụng kết hợp các công nghệ XLNT chi phí thấp tại Việt Nam là điều hết sức cần thiết,

đặc biệt là đối với NTSH của các đối tượng thoát nước phân tán như các khu đô thị
độc lập hoặc khu dân cư vùng ven đô như các khu dân cư ven đô LVS Cầu.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
- Đánh giá được hiệu quả xử lý NTSH bằng các mô hình công nghệ kết hợp
BLTC với HSH và HSH với BLTC.
- Xác định được hệ số phân hủy một số chất ô nhiễm đặc trưng của NTSH trong
BLTC và HSH với các điều kiện tự nhiên LVS Cầu.
- Đề xuất được các mô hình công nghệ kết hợp BLTC và HSH để xử lý NTSH
khu dân cư ven đô LVS Cầu đạt tiêu chuẩn Cột A, QCVN 14:2008/BTNMT.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận án
- Đối tượng nghiên cứu của luận án là mô hình xử lý NTSH bằng công nghệ kết
hợp BLTC và HSH.
- Phạm vi nghiên cứu của luận án là nước thải sinh hoạt các khu dân cư ven đô
LVS Cầu.
4. Cơ sở khoa học của luận án
HSH và BLTC là các công trình sinh thái, XLNT trong điều kiện tự nhiên, thân
thiện môi trường, chi phí xây dựng và vận hành thấp, vận hành đơn giản có hiệu quả
xử lý cao với các chất ô nhiễm có trong NTSH như các chất hữu cơ, chất lơ lửng, nitơ,
phốt pho và các vi sinh vật gây bệnh. Tuy nhiên khi sử dụng riêng rẽ các công nghệ
này trong XLNT thì vẫn có những nhược điểm nhất định làm hạn chế khả năng ứng
dụng. Vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng kết hợp hai loại công trình này trong một hệ
thống xử lý sẽ góp phần nâng cao hiệu quả của các công nghệ này và tăng khả năng
ứng dụng trong thực tế XLNT.


4
5. Nội dung nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu đặc trưng NTSH khu dân cư ven đô LVS Cầu điển hình làm đối
tượng nghiên cứu cho mô hình thí nghiệm.
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong NTSH khu dân ven đô LVS

Cầu bằng mô hình công nghệ kết hợp BLTC và HSH.
- Đánh giá sự thích nghi và lựa chọn các loài thực vật trồng trong các loại BLTC
phù hợp với điều kiện tự nhiên LVS Cầu.
- Xác định hệ số phân hủy chất hữu cơ của các loại HSH sử dụng trong mô hình
thí nghiệm với điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu.
- Xác định hệ số phân hủy các chất ô nhiễm đặc trưng trong NTSH của các loại
BLTC sử dụng trong mô hình thí nghiệm với điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu.
- Nghiên cứu đề xuất các mô hình kết hợp BLTC và HSH ứng dụng trong xử lý
NTSH phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội vùng ven đô LVS Cầu.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu của luận án
Trên cơ sở mục tiêu đề ra, luận án áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
(1). Phương pháp tổng quan thu thập tài liệu: Thu thập các tài liệu, số liệu tổng
quan về NTSH, hiện trạng thu gom xử lý NTSH khu dân cư ven đô LVS Cầu, công
nghệ HSH và BLTC trong xử lý NTSH trong và ngoài nước. Tổng quan, đánh giá và
kế thừa các kết quả nghiên cứu đã thực hiện.
(2). Phương pháp khảo sát thực địa: Tiến hành thu thập thông tin, khảo sát hiện
trạng thu gom xử lý NTSH của một số đô thị và khu dân cư trên LVS Cầu để lựa chọn
đối tượng nghiên cứu và địa điểm đặt mô hình nghiên cứu thử nghiệm.
(3). Phương pháp nghiên cứu phân tích thực nghiệm: Lắp đặt và vận hành mô
hình thử nghiệm xử lý NTSH khu dân cư ven đô LVS Cầu bằng công nghệ kết hợp
BLTC và HSH; Lấy mẫu phân tích các thông số đặc trưng NTSH theo tiêu chuẩn hiện
hành; Theo dõi sự phát triển của thực vật, thu hoạch và xác định sinh khối thực vật
trồng trong các BLTC và nhận xét, phân tích các kết quả thu được.
(4). Phương pháp phân tích thống kê: Áp dụng phương pháp thống kê toán để xử
lý kết quả thí nghiệm.
(5). Phương pháp đối chiếu so sánh: Tiến hành đối chiếu và so sánh các kết quả
nghiên cứu của luận án với các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và


5

ngoài nước trên cùng lĩnh vực nghiên cứu.
(6). Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Tiến hành tổ chức hội thảo khoa học lấy
ý kiến nhận xét đánh giá của các chuyên gia về luận án; tổng hợp, tiếp thu ý kiến và
chỉnh sửa bổ sung hoàn thiện luận án.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
a. Ý nghĩa khoa học của luận án
- Đánh giá được hiệu quả xử lý NTSH khu dân cư ven đô LVS Cầu bằng mô hình
công nghệ kết hợp BLTC và HSH.
-Xác định được hệ số phân hủy chất ô nhiễm của các công trình BLTC và HSH
làm cơ sở tính toán thiết kế và vận hành các hệ thống XLNT theo công nghệ kết hợp
BLTC và HSH.
- Đề xuất các mô hình kết hợp BLTC và HSH ứng dụng trong xử lý NTSH các
khu dân cư ven đô LVS Cầu, đảm bảo nước thải sau xử lý đạt giá trị giới hạn cột A
của QCVN 14:2008/BTNMT.
b. Ý nghĩa thực tiễn của luận án
- Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án có ý nghĩa quan trọng trong việc hoàn
thiện nâng cao khả năng ứng dụng các mô hình công nghệ kết hợp BLTC và HSH để
xử lý NTSH khu dân cư ven đô LVS Cầu đảm bảo đạt giá trị giới hạn cột A của
QCVN 14:2008/BTNMT.
- Kết quả nghiên cứu của luận án là nguồn tài liệu tham khảo cho các nhà nghiên
cứu, nhà quản lý lựa chọn giải pháp xử lý NTSH bằng mô hình công nghệ kết hợp
BLTC và HSH cho các khu dân cư ven đô LVS Cầu và cho đào tạo đại học, cao học
chuyên ngành.
8. Những đóng góp mới của luận án
- Luận án đã xác định được hệ số phân huỷ chất hữu cơ của hồ tùy tiện và hồ
hiếu khí trong xử lý NTSH khu dân cư ven đô LVS Cầu.
- Luận án đã xác định được hệ số phân huỷ chất hữu cơ, các hợp của nitơ, phốt
pho của bãi lọc HF và FWS trong xử lý NTSH khu dân cư ven đô LVS Cầu.
- Luận án đã đề xuất được các mô hình công nghệ kết hợp BLTC và HSH để xử
lý NTSH khu dân cư ven đô LVS Cầu đạt tiêu chuẩn Cột A của QCVN

14:2008/BTNMT và phạm vi ứng dụng của chúng.


6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI SINH HOẠT VÀ ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ HỒ SINH HỌC, BÃI LỌC TRỒNG CÂY TRONG XỬ LÝ NƢỚC
THẢI SINH HOẠT
1.1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt
1.1.1. Đặc điểm thành phần, tính chất và lưu lượng nước thải sinh hoạt
NTSH là nước đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống, sinh hoạt, tắm rửa, vệ
sinh nhà cửa,… của các khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở dịch vụ,… [19].
NTSH từ các hộ gia đình gồm hai loại chính: nước đen và nước xám. Nước đen là
nước thải từ nhà vệ sinh (có phân và nước tiểu). Nước xám là nước thải từ hoạt động
rửa, tắm, giặt, nước từ khu nhà bếp [2]. Trong nước xám có chứa một lượng lớn các
chất hóa học bao gồm: chất tẩy rửa, xà phòng, chất béo và dầu mỡ… từ bồn rửa nhà
bếp[79]. Thành phần đặc trưng của NTSH thể hiện trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt [80]
Thông số ô nhiễm

Nồng độ (mg/L)
Lớn nhất

Trung bình

Nhỏ nhất

Chất rắn tổng số

1.230

720

390

Chất rắn hòa tan

860

500

270

Chất rắn lơ lửng

400

210

120

BOD5

350

190

110

COD

800

430

250

TN

70

40

20

N-hữu cơ

25

15

8

NH4+-N

45

25

12

TP

12

7

4

Clorua (Cl-)

90

50

30

Dầu, mỡ

100

90

50

NTSH chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học như các chất protein (65%),
hydrat cacbon (25%) và các chất béo (10%) [19], [79]. NTSH chứa nhiều chất dinh
dưỡng N, P là nguyên nhân gây hiện tượng phú dưỡng các nguồn nước. Các chất ô
nhiễm trong NTSH có sự dao động lớn về nồng độ [2]. Giá trị đặc trưng của các chất ô

7
nhiễm chính (BOD5, COD, N, P) trong các dòng NTSH đen và xám thể hiện trong
Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Thành phần tính chất nước xám và nước đen [2]
Nƣớc xám

Chỉ tiêu

Nƣớc đen

Cao(a)

Thấp(b)

Cao(a)

Thấp(b)

BOD5, mg/L

400

10

600

300

COD, mg/L

700

200

1500

900

TN, mg/L

30

8

300

100

TP, mg/L

7

2

40

20

Chú thích:(a): Giá trị cao ứng với tiêu chuẩn dùng nước thấp và có tính cả tải
lượng từ nhà bếp.(b): giá trị thấp ứng với tiêu chuẩn dùng nước cao.

NTSH còn chứa nhiều loại vi khuẩn, vi rút, nguyên sinh bào và giun sán là mầm
gây ra các bệnh như tả, lỵ, thương hàn, bại liệt, giun, sán các loại… [2], [79]. Mức độ
ô nhiễm về mặt vi sinh của nước thải thường được đánh giá thông qua các chỉ tiêu vi
khuẩn đại diện: Escherichia coli và Enterococci, Coliform chịu nhiệt và Coliform tổng
số, tính bằng cách đếm trực tiếp số lượng vi khuẩn hoặc xác định theo phương pháp
MPN [2]. Trong nước thải đô thị, tổng số Coliform thường dao động từ 106 đến 109
MPN/100 mL [19].
Lưu lượng NTSH thường được xác định phổ biến thông qua công thức sau [79]:
Qww = 10-3kqP

(1.1)

Trong đó: Qww: lưu lượng NTSH, m3/ngày
q: lượng nước sử dụng, lít/người.ngày
k: hệ số phần lượng nước sử dụng trở thành nước thải. Giá trị
của k lấy bằng 0,8  0,9.
P: số dân, người.
NTSH có lưu lượng và tải lượng các chất ô nhiễm thay đổi trong ngày cũng như
trong tuần và trong năm. Lưu lượng thấp vào ban đêm và tăng nhanh chóng vào buổi
sáng và lặp lại sự tăng nhanh vào buổi trưa và buổi tối. Các hoạt động bình thường của
một hộ gia đình trong tuần diễn ra phổ biến hơn những ngày cuối tuần. Trong mùa
nóng, con người sử dụng nhiều nước hơn mùa lạnh nên lưu lượng NTSH cũng có sự
thay đổi theo mùa trong năm.


8
Như vậy, NTSH có chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễ phân hủy, vi sinh vật
gây bệnh, các chất dinh dưỡng N, P. Nếu NTSH không được thu gom, xử lý đạt tiêu
chuẩn trước khi thải vào các nguồn nước tiếp nhận thì sẽ trở thành nguồn gây ô nhiễm
cho các nguồn nước mặt, nước ngầm, mất vệ sinh môi trường và gây ảnh hưởng xấu

tới sức khỏe cộng đồng. Do đó, việc thu gom và xử lý NTSH đạt tiêu chuẩn trước khi
thải vào nguồn nước tiếp nhận nhằm giảm thiểu những tác hại do NTSH gây ra đối với
môi trường và con người là điều hết sức cần thiết.
1.1.2. Thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt
Hiện nay, NTSH có thể được thu gom và xử lý bằng hai hình thức chính là
XLNT tập trung và XLNT phi tập trung (hay XLNT phân tán).
XLNT tập trung là hình thức tổ chức thu gom nước thải từ các nguồn phát sinh
và đưa về hệ thống XLNT tập trung để xử lý trước khi thải vào các nguồn tiếp nhận.
Hình thức này phát triển từ giữa thế kỷ 19 ở các nước Châu Âu và cuối thế kỷ 19 ở Mỹ
do nhu cầu phát triển của các đô thị [103]. Hiện nay nó đã được áp dụng phổ biến ở
hầu hết các nước trên thế giới trong quản lý nước thải đô thị tại các khu vực nội thành,
nội thị và nơi có mật độ dân số cao. Các công nghệ XLNT được áp dụng chủ yếu là
lọc sinh học, các công nghệ bùn hoạt tính (aeroten, SBR, mương oxi hóa…) và các
công nghệ xử lý trong điều kiện tự nhiên như: BLTC, HSH… XLNT tập trung có
nhiều ưu điểm như: đảm bảo vệ sinh môi trường; hiệu suất xử lý cao, tốn ít diện tích.
Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm là chí phí đầu tư xây dựng, vận hành và bảo dưỡng
cao do chi phí đầu tư cho hệ thống thu gom thường chiếm tới 80-90% tổng chi phí đầu
tư xây dựng cho toàn bộ hệ thống [103], [87], [109]. Mặt khác, hệ thống xử lý yêu cầu
phải được vận hành và duy trì bởi những kỹ sư có trình độ chuyên môn cao [103].
XLNT phi tập trung là hình thức thu gom và XLNT tại nơi tạo ra nước thải hay
gần đó, vì vậy còn được gọi là xử lý tại chỗ [52], [103]. Hình thức này có thể được áp
dụng với nhiều quy mô khác nhau như quy mô hộ gia đình, cụm gia đình, khu
phố/cụm dân cư, các cơ sở công cộng; khu thương mại, khu công nghiệp và một phần
của các cộng đồng lớn [41], [52]. So với XLNT tập trung thì hình thức phi tập trung có
các ưu điểm như: chi phí đầu tư và vận hành thấp; thiệt hại về môi trường nhỏ hơn
trong trường hợp xảy ra sự cố; tăng cơ hội tái sử dụng nước thải. Tuy nhiên hình thức
này cũng có một số nhược điểm như: áp dụng những công nghệ có hiệu suất thấp; có


9

nguy cơ gây ô nhiễm nước ngầm nếu mực nước ngầm nông; người vận hành thường
không hoặc có ít kiến thức chuyên môn nên cần phải lựa chọn được biện pháp thu gom
và công nghệ xử lý phù hợp[103].
Về mặt lịch sử XLNT phi tập trung đã được sử dụng phổ biến cho đến khi XLNT
tập trung được phát triển mạnh vào cuối thế kỷ 19. Tuy nhiên, trong vài thập kỷ qua,
XLNT phi tập trung lại được quan tâm vì chúng có khả năng cải thiện đáng kể cho các
hệ thống của thế kỷ 19 [45]. Do XLNT tập trung có chi phí cao và sự phức tạp trong
xây dựng, vận hành và bảo dưỡng, đòi hỏi mức tiêu thụ nước cao nên không thích hợp
cho các khu vực đô thị có thu nhập thấp, vùng nông thôn có mật độ dân số thưa, vùng
khan hiếm nước, các khu vực có hệ thống cấp, thoát nước không/chưa hoàn thiện [41],
[109].
Tại Việt Nam hiện nay, NTSH các đô thị chủ yếu được thu gom xử lý theo hình
thức xử lý tập trung. Nước đen sau khi xử lý sơ bộ qua bể tự hoại, được thu gom vào
hệ thống cống thu gom cùng với nước xám vào HTTN chung của đô thị, để được đưa
đến các khu XLNT tập trung hoặc thải trực tiếp vào các nguồn nước tiếp nhận. Trong
tổng số 815 đô thị trên cả nước (2018) chỉ có 42 đô thị có hệ thống XLNT đạt tiêu
chuẩn quy định (chiếm 10,3%). Số đô thị có công trình XLNT đạt tiêu chuẩn tỷ lệ
thuận với cấp đô thị, tương ứng với các đô thị loại đặc biệt, loại I, loại II, loại III và
loại IV, loại V là 100%, 50-60%; 30-40%; 10-20% và <10%; tỷ lệ NTSH được xử lý ở
các đô thị lớn cao hơn so với các đô thị vừa và nhỏ, tuy nhiên vẫn ở mức thấp; tổng
lượng NTSH ở hai thành phố lớn Hà Nội và Hồ Chí Minh năm 2015 khoảng 900.000
và 2.750.000 m3/ngày.đêm, trong đó lượng NTSH được thu gom xử lý tương ứng chỉ
chiếm khoảng 20,62% và 13% [10]. Trong những năm qua, quá trình đô thị hóa phát
triển, mật độ dân số tăng nhanh trong khi cơ sở vật chất hạ tầng không đáp ứng kịp,
đặc biệt là HTTN, nên các hệ thống thu gom và XLNT tập trung mới chỉ phục vụ được
cho nhu cầu dân cư các khu vực nội thành, nội thị với mật độ dân số cao. Năm 2015 cả
nước có 52 đô thị có dự án ODA về thoát nước và XLNT, đã và đang triển khai 77 hệ
thống XLNT với 37 nhà máy XLNT tập trung đạt tiêu chuẩn cho các đô thị từ loại 3
trở lên đã đi vào hoạt động [10]. Tuy nhiên tình trạng các nhà máy XLNT đã xây dựng
xong nhưng không hoạt động hoặc hoạt động không hết công suất vẫn xảy ra do

không có hoặc chưa xây xong các hệ thống thu gom nước thải, gây lãng phí đầu tư và


10
giảm hiệu quả của các dự án [10]. Do vậy, đối với những khu vực có mật độ dân cư
thấp, hệ thống thu gom nước thải chưa đồng bộ không có khả năng hoặc chưa thể kết
nối với HTTN tập trung như các khu dân cư ven đô, các đô thị, khu dân cư mới hình
thành, vùng dân cư nông thôn… thì giải pháp XLNT phi tập trung là biện pháp phù
hợp nhất để giải quyết vấn để thoát nước, XLNT đảm bảo vệ sinh môi trường, giảm
thiểu ô nhiễm cho cộng đồng và môi trường. Giải pháp XLNT phi tập trung được áp
dụng đối với các khu hoặc cụm dân cư, khu đô thị mới, hộ gia đình, cơ sở
sản xuất kinh doanh, dịch vụ, sản xuất tiểu thủ công nghiệp, làng nghề, chợ, trường
học, khu nghỉ dưỡng hoặc các khu vực bị hạn chế bởi đất đai, địa hình. Theo Thông tư
04/2015/TT-BXD thì các giải pháp XLNT phi tập trung gồm có: XLNT phi tập trung
tại chỗ, áp dụng đối với các hộ thoát nước riêng lẻ với tổng lượng nước thải dưới 50
m3/ngày.đêm, thiết bị/trạm XLNT được đặt ngay tại khuôn viên của hộ thoát nước.
XLNT phi tập trung theo cụm: áp dụng đối với các hộ thoát nước ở gần nhau với tổng
lượng nước thải từ 50 - 200 m3/ngày.đêm. Trạm XLNT có thể được đặt tại khuôn viên
của một hộ thoát nước hoặc ở một vị trí riêng biệt, thuận lợi để thu gom nước thải từ
các hộ thoát nước. XLNT phi tập trung theo khu vực: áp dụng trong một địa giới hành
chính nhất định với tổng lượng nước thải từ 200  1000 m3/ngày.đêm, vị trí của
trạm/nhà máy XLNT theo quy hoạch xây dựng hoặc quy hoạch thoát nước được cấp
có thẩm quyền phê duyệt. Các công nghệ áp dụng để thực hiện XLNT phi tập trung: bể
tự hoại, bể ABR, bể tự hoại cải tiến có vách ngăn và ngăn lọc kỵ khí dòng hướng lên,
hồ kỵ khí, hồ hiếu-kỵ khí, hồ ổn định, BLTC, bể SBR…
1.1.3. Hiện trạng thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt các khu dân cư ven đô
lưu vực sông Cầu
1.1.3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội lưu vực sông Cầu

11
LVS Cầu gồm 6 tỉnh Bắc Cạn, Thái
Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải
Dương, Vĩnh Phúc và 3 huyện của Tp.Hà
Nội (Mê Linh, Đông Anh và Sóc Sơn)
(Hình 1.1) với tổng diện tích lưu vực là
6.030 km2, chiều dài lưu vực trên 288 km.
Lưu vực có địa hình đa dạng gồm địa hình
đồi núi cao, trung du và đồng bằng;

khí

hậu nhiệt đới gió mùa, chia thành hai mùa
rõ rệt. Mùa đông bắt đầu từ tháng 11 đến
tháng 4 năm sau. Mùa hạ bắt đầu từ tháng
5 và kết thúc vào tháng 10. Mùa đông
lạnh, khô hanh và ít mưa trong thời kỳ đầu
mùa, lạnh và ẩm hơn trong thời kỳ cuối

Hình 1.1. Bản đồ các tỉnh thuộc lưu vực
sông Cầu [30]

đông, lượng mưa đạt 20-30 mm/tháng. Mùa hạ nắng nóng, mưa nhiều, lượng mưa đạt
250-400 mm/tháng. Nền nhiệt phân hóa theo độ cao địa hình (nhiệt độ trung bình đạt
22,5-23,50C; 200C và 18-190C tương ứng với các vùng có độ cao <100 m, >500m và
>1000 m). Mạng lưới sông suối trong LVS Cầu tương đối phát triển, tổng chiều dài
các sông chính và sông nhánh trên toàn lưu vực khoảng 1600 km; tổng lượng dòng
chảy đạt khoảng 4,5 tỷ m3, độ dốc trung bình lòng sông khá lớn (16,1%) [7].
LVS Cầu có dân số khoảng 8,1 triệu người và 78 đô thị với dân số đô thị gần 1,8
triệu người [28]. Tốc độ phát triển kinh tế của các tỉnh thuộc LVS Cầu trong những

năm gần đây đều đạt mức cao hơn so với mức trung bình của cả nước. Năm 2016 tốc
độ tăng trưởng kinh tế tương ứng của các tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc
Giang, Vĩnh Phúc, Hải Dương là 6,7; 15,2; 9,2; 10,4; 10,1; 7,9% [13] trong khi tốc độ
tăng trưởng kinh tế chung của cả nước năm 2016 đạt 6,21% [28]. Cơ cấu kinh tế
chuyển dịch theo hướng tăng dần tỉ trọng các ngành công nghiệp, dịch vụ và giảm dần
tỉ trọng ngành nông nghiệp. Do đó mức sống của người dân cũng ngày càng được cải
thiện.


12
1.1.3.2. Hệ thống thoát nước các đô thị lưu vực sông Cầu
Cùng với sự phát triển nhanh của quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa dẫn đến
sự phát triển của các đô thị trên cả nước, dân số đô thị tăng nhanh, cơ sở vật chất hạ
tầng ngày càng được cải thiện, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu đặc biệt là
HTTH.
Hiện nay, tại LVS Cầu HTTN các đô thị phần lớn là HTTN chung. Nước mưa và
nước thải thường được thu gom bằng hệ thống cống ngầm bê tông cốt thép D (400 
1500) mm và hệ thống mương dẫn nắp đan có kích thước BxH = (400 x 500) mm 
(1000 x 1200) mm về hệ thống xử lý tập trung (nếu có) và dẫn ra kênh, rạch, mương,
suối tự nhiên rồi được thoát ra các sông, suối LVS Cầu [7]. Các đô thị chính trong
LVS đều đã và đang thực hiện các dự án thoát nước và XLNT nâng cấp các hệ thống
cống thu gom và xây dựng các hệ thống XLNT tập trung. Tuy nhiên các dự án xây
dựng các HTTN và XLNT tập trung được thực hiện tại các khu vực nội thị mới chỉ thu
gom xử lý được từ 40-70% NTSH phát sinh [7]. Phần nước thải không được thu gom
xử lý sẽ được thấm, thoát tự nhiên vào các kênh, mương, suối và chảy vào sông Cầu,
trở thành nguồn gây ô nhiễm nước sông Cầu. Tổng lượng NTSH phát sinh trên toàn
lưu vực ước tính khoảng 780.000 m3/ngày trong đó NTSH từ các đô thị ước khoảng
170.000 m3/ngày [7]. NTSH phát sinh từ các khu đô thị, khu dân cư tập trung, từ các
cơ sở sản xuất kinh doanh, dịch vụ, các công sở, trường học, bệnh viện… Vì vậy, vấn
đề thu gom và XLNT đặc biệt là NTSH đòi hỏi ngày càng phải được quan tâm nhằm

bảo vệ các nguồn nước tiếp nhận và giảm thiểu tác động tới đời sống người dân.
1.1.3.3. Hiện trạng thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt các khu dân cư ven đô
lưu vực sông Cầu
Vùng ven đô là vùng ven tiếp giáp với các khu vực nội thành, nội thị của các
thành phố, thị xã, thị trấn. Vùng ven đô được coi là vùng đệm cho bước chuyển từ
nông thôn sang thành thị [14]. Đây là nơi phản ánh rõ nét nhất những ảnh hưởng của
quá trình đô thị hóa đến vùng nông thôn. Những biến đổi diễn ra trên nhiều lĩnh vực
khác nhau của đời sống như sử dụng đất canh tác và đất xây dựng, kiến trúc nhà cửa,
quy mô và cơ cấu dân số, lao động và việc làm, môi trường, biến đổi lối sống và phong
tục tập quán. Nền kinh tế chuyển dịch theo hướng từ nông nghiệp sang phi nông
nghiệp, hình thành các khu công nghiệp tập trung, các khu dân cư đô thị, cải biến cơ