Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải đô thị

Một thực tế trên thế giới cần phải đối mặt đó là tình trạng nước thải đô thị ngày càng trở nên nghiêm trọng. Chúng không chỉ gia tăng về thể tích mà thành phần gây hại và sự ảnh hưởng của chúng cũng trở nên tồi tệ hơn. Đó là lý do tại Việt Nam cũng như nhiều quốc gia khác, hệ thống xử lý nước thải đô thị đang ngày càng được đẩy mạnh, quan tâm nhiều hơn, các công nghệ tiên tiến nhất cũng được áp dụng để mang đến hiệu quả tốt nhất. Trong bài viết này, hãy cùng hsvn.com.vn tham khảo thêm về tâm quan trọng của việc xử lý nước thải đô thị cũng như những công nghệ phổ biến được áp dụng.

Thành phần có trong nước thải đô thị

Trong nước thải đô thị chứa một số lượng lớn các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Chúng bao gồm chất thải từ cơ thể con người, nước bẩn từ quá trình nấu ăn, giặt giũ và nước chảy tràn. Từ quan điểm phân tích và quy định, đặc tính của nước thải thô và nước thải đã qua xử lý sử dụng các thông số toàn cầu (tính bằng mg/l) bao gồm một tập hợp các chất ô nhiễm sau:

• Hàm lượng chất lơ lửng (SM) , đại diện cho ô nhiễm dạng hạt được giữ lại khi lọc qua các bộ lọc có độ xốp 1,2 µm. Chúng bao gồm khoảng 25% chất khoáng và 75% chất hữu cơ được gọi là chất dễ bay hơi.
• Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn ô nhiễm hữu cơ dạng hạt và hòa tan, có thể phân hủy sinh học và không thể phân hủy thành CO. Quá trình oxy hóa toàn phần này được thực hiện về mặt hóa học bằng cách sử dụng chất oxy hóa rất mạnh (kali dicromat), trong một môi trường rất axit và ở khoảng 150°C trong 2 giờ. Đối với nước thải sinh hoạt thô, khoảng 50% COD ở dạng hòa tan và 50% ở dạng hạt.
• Nhu cầu oxy sinh học trong 5 ngày (BOD 5 ) là lượng oxy được vi khuẩn tiêu thụ sau 5 ngày phản ứng để phân hủy các chất hữu cơ dễ phân hủy. Tỷ lệ COD/BOD 5 của nước thải đô thị thô (2 đến 2,5) cho thấy ô nhiễm hữu cơ có thể dễ dàng được loại bỏ bằng phương pháp sinh học trong nhà máy xử lý nước thải.
• Nitơ Kjeldahl (NK)  tính đến tổng hàm lượng nitơ hữu cơ (có trong urê, axit amin, protein…) và nitơ amoniac (N-NH 3 ).
• Nitrogen toàn cầu (NGL) là tổng hàm lượng nitơ hữu cơ, nitơ amoniac, nitơ nitrơ (N-NO 2 -) và nitơ nitric (N-NO 3 -). Hai dạng nitơ sau không có trong nước thải đô thị thô.
• Lân tổng số (Pt) bao gồm lân hữu cơ và lân vô cơ.

Nước thải đô thị còn chứa nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ với nồng độ thấp hơn nhiều (từ ng/l đến vài µg/l). Nguồn gốc chính của chất gây ô nhiễm vi mô là mỹ phẩm, thuốc trừ sâu và dư lượng thuốc trừ sâu, dung môi, hormone tự nhiên và tổng hợp, dư lượng thuốc, kim loại, v.v. Hiện nay, nồng độ dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, thuốc và chất gây rối loạn nội tiết đang được đặc biệt quan tâm trong nước thải đầu vào và đầu ra của các nhà máy xử lý nước thải.

Nước thải đô thị cũng chứa một nồng độ cao các vi sinh vật có nguồn gốc từ phân và đặc biệt là các vi sinh vật gây bệnh, số lượng và loại của chúng phụ thuộc vào tình trạng sức khỏe của người dân.

Quy định của Nhà nước về xử lý nước thải đô thị

Liên quan đến vấn đề xử lý nước thải đô thị, Nhà nước CHXH CN Việt Nam cũng đã có những quy định cụ thể, yêu cầu các ban ngành liên quan cần tuân thủ nghiêm ngặt. Cụ thể, tại Nghị định 08/2014/NĐ-CP thoát nước và xử lý nước thải, tại Điều 4 Quy định quy chuẩn kỹ thuật về nước thải đã nêu rõ:

" 1. Nước thải từ hệ thống thoát nước đô thị, khu công nghiệp, khu dân cư nông thôn tập trung xả vào nguồn tiếp nhận phải bảo đảm các quy chuẩn kỹ thuật môi trường do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành.

2. Nước thải từ các nhà máy trong khu công nghiệp xả vào hệ thống thoát nước tập trung của khu công nghiệp phải tuân thủ các quy định hiện hành về quản lý môi trường khu công nghiệp và các quy định của cơ quan quản lý thoát nước trong khu công nghiệp.

3. Nước thải từ các hộ thoát nước khu dân cư nông thôn tập trung xả vào hệ thống thoát nước tại khu vực nông thôn phải tuân thủ các quy định hiện hành về bảo vệ môi trường khu dân cư nông thôn tập trung và các quy định quản lý hệ thống thoát nước địa phương

4. Nước thải từ các hộ thoát nước, khu công nghiệp xả vào hệ thống thoát nước đô thị phải bảo đảm các quy chuẩn kỹ thuật về nước thải xả vào hệ thống thoát nước do cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định. Bộ Xây dựng ban hành quy chuẩn kỹ thuật nước thải xả vào hệ thống thoát nước đô thị.

5. Trường hợp nước thải xử lý phi tập trung, căn cứ vào khả năng tiếp nhận và mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận, Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành quy chuẩn kỹ thuật về nước thải xử lý phi tập trung xả vào nguồn tiếp nhận để áp dụng phù hợp với giải pháp xử lý nước thải với quy mô nhỏ, công nghệ đơn giản, đáp ứng được mức độ cần thiết làm sạch nước thải, thuận tiện trong quản lý, vận hành và bảo dưỡng hệ thống.

6. Nước thải từ hệ thống thoát nước đô thị, khu công nghiệp, khu dân cư nông thôn tập trung xả vào hệ thống công trình thủy lợi phải đảm bảo các quy chuẩn xả vào hệ thống công trình thủy lợi do cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành quy chuẩn kỹ thuật về nước thải xả vào hệ thống công trình thủy lợi."

Như vậy, xây dựng hệ thống xử lý nước thải đô thị là việc làm bắt buộc, cần có sự phối hợp hài hòa giữa các địa phương để có được kết quả tốt nhất. Bạn đọc có thể tham khảo chi tiết hơn về nghị định tại đây.

Xây dựng hệ thống xử lý nước thải đô thị đạt tiêu chuẩn

Vấn đề đặt ra đối với các cơ quan ban ngành đó là việc xây dựng một hệ thống xử lý đô thị đạt tiêu chuẩn với những thiết bị hiện đại và đáp ứng yêu cầu thực tế (chi phí, khả năng xây dựng, tính phù hợp, ...).  Một hệ thống xử lý nước thải tiêu chuẩn đã được đưa ra, có thể áp dụng tại nhiều địa phương. Trong hệ thống này, xử lý vi sinh đóng vai trò quan trọng. Đồng thời, máy ozone công nghiệp được sử dụng tại giai đoạn khử trùng, thay thế công đoạn khử trùng bằng hóa chất.

Giai đoạn 1. XỬ LÝ SƠ CẤP

Ở giai đoạn xử lý sơ cấp, nước thải trước khi đưa tới hệ thống xử lý chính sẽ được loại bỏ tối đa thành phần rác thô như giấy, túi nilon, vỏ cây, ... đảm bảo máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt hoạt động ổn định. Công đoạn này được thực hiện bởi song chắn rác.

Tiếp sau đó, nước thải đô thị được đưa tới bể lắng cát. Bể lắng cát dùng để loại những hạt cắn lớn vô cơ chứa trong nước thải mà chủ yếu là cát. Trên trạm xử lý nếu để cát lắng lại trong các bể lắng sẽ gây khó khăn trong công tác lấy cặn. Trong cặn có cát có thể làm cho các ống dẫn bùn không hoạt động được, máy bơm chóng hỏng. Đối với bể metan và bể lắng 2 vỏ thì cát là chất thừa. Do đó việc xây dựng bể lắng cát trên trạm xử lý khi lưu lượng nước thải lớn hơn 100m3/ngày là cần thiết. Dưới tác động của lực trọng trường, các phần tử rắn có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy trong quá trình nước thải chuyển động qua bể lắng cát. Bể lắng cát sẽ được tính toán với tốc độ dòng chảy đủ lớn (0.3m/s) để các phần tử hữu cơ nhỏ không lắng được và đủ nhỏ (0.15m/s) để cát và các tạp chất vô cơ giữ lại được trong bể. Các hạt cát được giữ lại có độ lớn thuỷ lực 18-24 mm/s (đường kính hạt 0.2 – 0.25mm).

Nước thải đô thị sau khi lắng với bể lắng cát, nước thải được tuyển nổi, loại bỏ các chất lơ lửng và nén bùn cặn. Phương pháp này phù hợp cả với các hạt có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ. Quá trình tuyển nổi nước thải được thực hiện bằng cách sục khí vào nước thải, loại khí được sử dụng là ozone. Các bọt khí đó dính kết với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ cùng nhau nổi lên mặt nước, sau đó tập hợp lại thành lớp bọt chứa hàm lượng cao của các tạp chất. Khi các hạt đã nổi lênbề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt. 

Giai đoạn cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải đô thị ở giai đoạn sơ cấp đó là lắng. Phương pháp lắng tương đối đơn giản, chúng tách các chất bẩn không hòa tan ra khói dòng nước. Những hạt rắn không hòa tan này chịu tác động của trọng lực bản thân và lực cản xuất hiện khi chúng chuyển động dưới tác động của trọng lực. Cuối cùng, chất hữu cơ được giữ lại.

Giai đoạn 2. Phân hủy sinh học trong điều kiện kỵ khí

Ở giai đoạn 2 của hệ thống xử lý nước thải đô thị, các chất hữu cơ bị phân hủy nhờ sự tác động của vi sinh vật. Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ được thực hiện theo nguyên lý lên men với sản phẩm cuối cùng là các chất khí (điển hình là CH4 và CO2). 

Giai đoạn 3. Xử lý với ozone

Trong xử lý nước thải đô thị, ozone đã được ứng dụng từ lâu ở các quốc gia trên thế giới, chúng có vai trò chính là khử mùi, khử trùng và khử màu dòng nước, đảm bảo các tiêu chí về chất lượng trước khi dòng nước được đưa ra môi trường bên ngoài. 

Ozon được biết đến là chất khí có tính oxy hóa khử rất mạnh. Khi được bổ sung vào trong quá trình xử lý nước thải đô thị, chúng phản ứng với CHC tạo thành sản phẩm mới theo phương trình động học sau: – d[P]/dt = kP [P][O3]. Tuy nhiên, ozone chỉ phản ứng với một số loại CHC nhất định. Sản phẩm của các quá trình ozone hóa trưc tiếp các chất vòng thơm bằng ozone thường là các axit hữu cơ hoặc các muối của chúng.

Giai đoạn 4. Tuyển nối và lắng thứ cấp

Trải qua 3 giai đoạn xử lý nước thải đô thị nêu trên, lượng nước thu về chưa đạt tiêu chuẩn chất lượng. Để đảm bảo TCVN 5945:2005, chúng cần trải qua giai đoạn tuyển nổi thứ cấp và lắng thứ cấp.

Giai đoạn 5. Xử lý và tái sử dụng bùn thải

Bùn thải là sản phẩm cuối cùng của hệ thống xử lý nước thải đô thị, tuy nhiên, chúng cũng cần được áp dụng kỹ thuật xử lý đặc biệt để đảm bảo không tác động tiêu cực đến môi trường về sau. Những thiết bị chuyên dụng được áp dụng nhằm đảm bảo xử lý bùn tốt nhất.