Tóm tắt
Nhu cầu nước sạch là nhu cầu thiết yếu của cuộc sống, vì thế việc xử lý nước thải (XLNT) để tái sử dụng sớm nhận được sự quan tâm của nhiều quốc gia. Tuy nhiên, ở Việt Nam, việc sử dụng nước tái chế còn gặp nhiều khó khăn. Với lượng phát sinh lớn vào hàm lượng chất ô nhiễm cao gây khó khăn cho việc quản lý và XLNT. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm mục đích đánh giá tổng quan hiện trạng phát sinh, tính chất, các công nghệ XLNT sinh hoạt đang được áp dụng và tiềm năng sử dụng nước tái chế tại Việt Nam. Thông qua việc phân tích cơ sở dữ liệu trực tuyến và các báo cáo đã được công bố, các thông tin liên quan sẽ được tổng hợp, phân tích, từ đó đưa ra tổng thể về XLNT sinh hoạt và tái sử dụng nước thải sau xử lý tại Việt Nam. Kết quả cho thấy, nước thải sinh hoạt ở Việt Nam được xử lý chưa tốt, lượng nước xử lý chỉ chiếm khoảng 13% tổng lượng nước thải phát sinh, còn lại được thải trực tiếp ra môi trường, các công nghệ XLNT chủ yếu là sử dụng các phương pháp sinh học, nước thải sau xử lý thường được thải ra các thuỷ vực tiếp nhận. Việc tái sử dụng nước thải sau xử lý hiện chỉ dừng ở mức sử dụng để cấp nước cho các hệ thống sông hồ và tưới tiêu chưa có các mục đích sử dụng với yêu cầu cao hơn. Các chất độc sinh học, các chất kháng sinh trong nước thải là vấn đề đáng lưu tâm trong việc tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý. Vì vậy, các phương pháp xử lý tiên tiến như công nghệ màng, hấp phụ, ôxy hóa nâng cao cần được xem xét nghiên cứu, áp dụng.
Từ khóa: Nước thải sinh hoạt, tái sử dụng nước thải, XLNT, cấp nước sinh hoạt.
1. Mở đầu
Nhu cầu nước sạch là nhu cầu thiết yếu của cuộc sống. Trong tổng số nước hiện có trên trái đất, khoảng 97% là nước mặn, không thích hợp cho việc sử dụng trực tiếp làm ăn uống. Trong số 3% nước ngọt, chỉ một phần ba là chất lượng nước phù hợp để có thể duy trì cuộc sống hàng ngày của con người và các hoạt động sử dụng khác [1]. Nhu cầu ngày càng tăng về các nguồn nước thay thế và các tiêu chuẩn chất lượng nước thải nghiêm ngặt đã thúc đẩy việc tái sử dụng nước sau xử lý, đó là biện pháp quan trọng để quản lý tổng hợp tài nguyên nước và phát triển xã hội bền vững trên thế giới [2]. Thực tế cho thấy, vấn đề tái sử dụng nước đã qua xử lý nhận được sự quan tâm khá sớm ở các nước phát triển như: Singapo (1970), Australia (1977), Nhật Bản (1980), Canada (1980). Tại Việt Nam, với đặc điểm địa lý nằm ở khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa, lượng mưa trung bình năm lớn trong khoảng từ 1.500 đến 2.000 mm, tổng lượng dòng chảy nước mặt hàng năm lên đến 830 – 840 tỷ m3, phần lớn trong số chúng có nguồn gốc ngoài biên giới. Việc sở hữu một nguồn nước lớn như vậy cho thấy ưu thế của Việt Nam so với các nước trên thế giới. Tuy nhiên, việc sử dụng nước tại Việt Nam chưa hiệu quả thể hiện qua hiệu suất sử dụng nước trên một đơn vị nước (m3) ở Việt Nam chỉ đạt 2,37 USD GDP (với Australia là 83,20 USD) [3]. Theo ước tính của Liên minh Tài nguyên nước (2030 WRG), đến năm 2030 Việt Nam phải đối mặt với mức độ căng thẳng về nước ở hầu hết các khu vực trên cả nước. Các lưu vực sông, khu vực đóng góp 80% GDP của Việt Nam, sẽ gặp phải tình trạng “căng thẳng nước nghiêm trọng” (lưu vực nhóm sông Đông Nam bộ) hoặc “căng thẳng về nước” (ở lưu vực sông Hồng – Thái Bình, sông Đồng Nai và sông Cửu Long) [4]. Vì vậy, việc việc tái sử dụng lại nước thải đã qua xử lý sẽ góp phần giải quyết căng thẳng nước trong tương lai.
Nước thải sinh hoạt tại các hộ gia đình Việt Nam là nước thải từ bếp, nhà tắm, giặt là và nước đen từ nhà vệ sinh. Nước đen được xử lý trong các bể tự hoại trong nhà. Nước xám được xả trực tiếp vào hệ thống thoát nước. Ở nhiều nước trên thế giới, nước thải sinh hoạt đã được xử lý và tái sử dụng như một nguồn cấp nước cho việc tưới cây, vệ sinh, thậm chí là nước cấp cho sinh hoạt. Bài báo này được viết nhằm mục đích tổng quan đánh giá hiện trạng phát sinh, tính chất, các công nghệ XLNT sinh hoạt đang được áp dụng và tiềm năng sử dụng nước tái chế tại Việt Nam.
2. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong nghiên cứu này gồm xác định các tài liệu có liên quan, kiểm tra và lựa chọn các tài liệu phù hợp với phạm vi của tổng quan này. Để xác định được tài liệu có liên quan, các từ khóa như: nước thải sinh hoạt, XLNT, tải sử dụng nước thải, độc tính nước thải sau xử lý được sử dụng để tra cứu trên các cơ sở dữ liệu trực tuyến như: Science Direct, ResearchGate và Google Scholar, thêm vào đó các báo cáo, nghiên cứu khác của các đơn vị trong và ngoài nước cũng được tổng hợp. Sau đó, các nghiên cứu được phân loại và kiểm tra thủ công, các nghiên cứu có nội dung không liên quan hoặc nghiên cứu không có tính cập nhật, không phù hợp với hoàn cảnh của Việt Nam được loại bỏ. Thông tin thu được từ các tài liệu được chia thành các nhóm: Hiện trạng phát sinh, tính chất của nước thải, hiện trạng XLNT, hiện trạng tái sử dụng nước thải sau xử lý trên thế giới và ở Việt Nam, từ đó đề xuất công nghệ XLNT hợp lý phù hợp với bối cảnh Việt Nam.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Hiện trạng phát sinh nước thải sinh hoạt
Lượng nước thải sinh hoạt phát sinh phụ thuộc vào dân số và thói quen sử dụng. Mặc dù khó có thể xác định con số chính xác của lượng nước thải sinh hoạt phát sinh, nhưng có thể ước tính được lượng nước thải theo mật độ dân số, diện tích và hệ số phát sinh nước thải. Lượng nước thải bình quân đầu người được thể hiện qua Bảng 1. Với năm 2015 lượng nước thải được ước tính trong các dự án xây dựng tại các địa phương, năm 2025 và năm 2050 được ước tính theo mục tiêu cấp nước đô thị theo Quyết định số 1929/QD-TTg ban hành ngày 20/11/2009, lượng nước thải bình quân đầu người nước thải sinh hoạt chiếm 70% lượng nước cấp [5]. Từ Bảng 1 có thể thấy được nếu không có các biện pháp giúp sử dụng nước hiệu quả hơn thì lượng nước thải sinh hoạt phát sinh sẽ rất lớn.
Bảng 1: Ước tính lượng nước thải sinh hoạt phát sinh tại khu đô thị của một số tỉnh, thành phố tại Việt Nam[5]
STT
Tỉnh/thành phố
2015
2025
2050
Dân số đô thị (người)
Lượng nước thải (m3/ngày)
Hệ số phát thải (L/người. ngày)
Dân số đô thị (người)
Lượng nước thải (m3/ngày)
Hệ số phát thải (L/người. ngày)
Dân số đô thị (người)
Lượng nước thải (m3/ngày)
Hệ số phát thải (L/người.
ngày)
1
Hà Nội
3,968,800
682,634
172
4,420,000
994,586
158
7,544,000
2,082,081
193
2
Tp Hồ Chí Minh
6,455,943
1,129,790
175
8,400,000
1,889,933
158
9,046,000
2,496,660
193
3
Đà Nẵng
897,114
113,036
126
1,033,000
232,740
158
1,160,000
320,051
193
4
Hải Dương
571,389
59,996
105
539,000
65,265
85
973,000
214,165
154
5
Thái Nguyên
379,801
39,879
105
480,000
58,027
85
866,000
190,413
154
6
Thanh Hóa
2,424,798
162,461
67
592,000
71,637
85
1,069,000
235,072
154
7
Khánh Hòa
508,637
53,407
105
768,000
92,948
85
1,318,000
289,874
154
8
Bắc Ninh
421,466
48,890
116
402,000
48,692
85
726,000
159,780
154
9
Sơn La
245,939
17,216
70
248,000
29,981
85
447,000
98,382
154
10
Lạng Sơn
171,285
11,990
70
234,000
28,348
85
423,000
93,023
154
11
Kon Tum
158,688
10,632
67
241,000
29,175
85
435,000
95,736
154
12
Bình Dương
1,555,229
161,744
104
755,000
91,335
85
1,362,000
299,712
154
13
Đồng Nai
1,406,407
129,389
92
1,382,000
167,206
85
2,494,000
548,678
154
14
An Giang
681,591
47,711
70
1,016,000
122,930
85
1,834,000
403,387
154
15
Kiên Giang
498,363
41,862
84
757,000
91,537
85
1,365,000
300,374
154
16
Nghệ An
450,393
37,833
84
625,000
75,629
85
1,128,000
248,172
154
Trước năm 2000, hoạt động XLNT ở Việt Nam hầu như chỉ được thực hiện trong các công trình vệ sinh tại chỗ như bể tự hoại, công trình được người Pháp mang đến Việt Nam từ thế kỷ XIX trong thời kỳ thuộc địa. Sau đó, công trình này được sử dụng rộng rãi, với quy định tất cả các hộ gia đình phải xây dựng công trình vệ sinh tại chỗ. Gần 90% hộ gia đình ở khu vực thành thị có bể tự hoại. Hệ thống tự hoại thường chỉ bao gồm một bể tự hoại và chỉ nhận nước đen, trong khi nước xám thường được xả trực tiếp ra các cống thoát nước. Ở Việt Nam, rất ít nơi có hệ thống thu gom riêng nước thải sinh hoạt và nước chảy bề mặt, ngoại trừ một số khu đô thị mới được xây dựng gần đây do yêu cầu bắt buộc tách nước thải sinh hoạt và nước mưa. Nước thải sinh hoạt (gồm nước thải đen và nước thải xám) được thải trực tiếp vào hệ thống thoát nước mặt thông qua hệ thống cống trở thành nước thải đô thị, sau đó nước thải đô thị được thu gom và vận chuyển về trạm XLNT tập trung và xử lý trước khi thải ra môi trường. [6]
Bể tự hoại tại các hộ gia đình thường được xây dựng chủ yếu theo kinh nghiệm và không có bản vẽ, thường có dạng hình hộp hoặc hình trụ, hiệu quả xử lý thường đạt 30 – 40%. Nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của bể tự hoại như làm thêm nhiều ngăn, bổ sung thêm giá thể vào ngăn cuối, bể tự hoại dòng chảy ngược có vách ngăn. Kết quả cho thấy, hiệu quả XLNT đều được cải thiện trong các nghiên cứu.
Hình 1: Vị trí bể tự hoại trong sơ đồ hệ thống thoát nước chung
3.2. Tính chất của nước thải sinh hoạt
Do nước thải sinh hoại không được thu gom riêng, mà được thải vào hệ thống thoát nước chung của thành phố, vì vậy, nước tính chất của nước thải không ổn định, hơn nữa tại các khu vực khác nhau tính chất của nước thải sinh hoạt cũng khác nhau.
Bảng 1: Hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị
Loại nước thải
COD
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
SS
(mg/L)
T-N
(mg/L)
T-P
(mg/L)
Coliform
(MPN
/100mL)
Nước thải đen
1086
–
7905
–
–
–
Nước thải xám
208
151
63
24,2
4,9
4,7×105
Nước thải sinh hoạt
583
243
223
48
9
3,7×107
145,67
72,67
34,00
32,69
–
2,48×105
96-135
64-95
90-140
31-37
16-32
>9000
Nước thải đô thị
60-604
31-380
41-792
11-95
1,4-19
–
500
250
300
40
9
108- 109
200
100
50
20
4
–
QCVN cột A
30
75
50
20
4
3000
QCVN cột B
50
150
100
40
6
5000