Tái sử dụng nước thải - Giải pháp hiệu quả trong xử lý môi trường tại các vùng nông thôn mới

05-10-2015

GIỚI THIỆU

Bên cạnh những lợi ích to lớn từ quá trình phát triển kinh tế, xã hội như đời sống người dân ngày một nâng cao thì vấn đề ô nhiễm môi trường cũng đã, đang nảy sinh và tác động tiêu cực đến đời sống xã hội và sức khỏe của người dân. Thực hiện chủ chương xây dựng NTM của Đảng và Nhà nước, một số vùng nông thôn Việt Nam đang triển khai rất tốt công tác này, đem lại những thay đổi tích cực về các mặt kinh tế, xã hội và vệ sinh môi trường. Tuy nhiên, theo tổng kết chương trình thí điểm xây dựng NTM, ở các địa phương còn nhiều tiêu chí chưa đạt hoặc rất khó thực hiện, trong đó có tiêu chí MÔI TRƯỜNG - với nội dung “Chất thải, nước thải được thu gom và xử lý theo quy định” [10,11].

Tại các vùng nông thôn Việt nam nói chung và các xã điểm NTM nói riêng, nhiều mô hình vệ sinh môi trường như: thu gom rác thải, chất thải rắn và quản lý môi trường đã được thực hiện tại hầu hết các xã. Tuy nhiên, vấn đề xử lý nước thải vẫn đang bị bỏ ngỏ, hầu hết các địa phương đang rất lúng túng trong việc lựa chọn công nghệ và phương pháp xử lý phù hợp.

 

1. Vấn đề khan hiếm nước và tái sử dụng 
nước thải

 

Khan hiếm nước và nguồn nước bị ô nhiễm đã trở thành một vấn đề cấp bách hiện nay và việc tái sử dụng nước thải sau xử lý đã được nghiên cứu, triển khai ở nhiều nước trên thế giới. Điển hình, Israel không có nguồn nước và không thể dùng nước sông Jordan hay khử mặn nước biển để phục vụ sản xuất nông nghiệp, họ tái sử dụng khoảng 75% nước thải sinh hoạt và thu hồi nước mưa để tưới. Theo báo cáo của Viện Nước quốc tế (IWMI), được công bố tại một hội thảo trong Hội nghị thượng đỉnh về Nước tổ chức tại Stockholm (Thụy Điển) ngày 18/08/2008, nước thải đang được sử dụng trên diện tích 20 triệu ha đất nông nghiệp, đặc biệt là ở các nước châu Á như Trung Quốc, Ấn Độ và Việt Nam, cũng như các thành phố của khu vực phía Nam sa mạc Sahara và Mỹ Latinh [13]. Việt Nam vốn sở hữu nguồn nước ngọt dồi dào nhưng khoảng 10 năm trở lại đây, nước ngọt bị đe dọa nghiêm trọng khi nhiều nguồn nước bị ô nhiễm và sản xuất nông nghiệp đang phải đối mặt với việc đảm bảo nhu cầu nước tưới cho cây trồng [12]

Nước thải khu vực nông thôn chủ yếu là bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ, chứa nhiều dinh dưỡng. Từ khía cạnh sản xuất nông nghiệp, tưới nước thải hiện nay nếu được nhận thức đúng sẽ là cơ hội sử dụng nguồn dinh dưỡng “miễn phí” góp phần đạt được các mục tiêu tương ứng trong sản xuất, thu dưỡng nguồn dinh dưỡng, cải thiện và tái sử dụng nước thải. Tất cả các mô hình xử lý nước thải do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam thực hiện đều được gắn với vấn đề tái sử dụng nước thải sau xử lý để tưới, nuôi trồng thủy sản…

Ngoài ra, các khu dân cư thường liền kề với các khu canh tác lúa, hoa mầu hoặc các vùng chuyên canh nông sản… Nếu nước thải được tái sử dụng cho mục đích tưới sẽ đem lại những lợi ích rất lớn về mặt kinh tế, xã hội và môi trường. Tại một số tỉnh, thành trên cả nước cũng bắt đầu triển khai theo mô hình này như: Hệ thống thu gom, xử lý và tái sử dụng nước thải thành phố Phan Rang-Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận.

Chính vì vậy, việc nghiên cứu, lựa chọn và áp 
dụng các công nghệ xử lý nước thải và xử lý gắn liền với tái sử dụng là một hướng tiếp cận theo quan điểm “kinh tế môi trường” góp phần xã hội hóa công tác bảo vệ môi trường tại các vùng NTM của Việt nam.

2. Đặc trưng nước thải vùng nông thôn

Hầu hết nước thải tại các vùng nông thôn thường không có hệ thống thu gom riêng biệt, nước thải được tập trung trong một hệ thống thu gom (kênh đất, kênh xây hoặc hệ thống cống, rãnh…) và thải trực tiếp vào môi trường.

Các nguồn nước thải bao gồm: (i) Nước thải sinh hoạt - phát sinh chủ yếu từ các hộ gia đình, các khu văn phòng, trường học và các nguồn tương tự khác. (ii) Nước thải từ các hoạt động sản xuất, chăn nuôi tại các hộ gia đình, các khu vực sản xuất làng nghề… (iii) Nước chảy tràn bề mặt: từ nước mưa, nước ao hồ… tràn trên bề mặt vào hệ thống thu gom chung. Đặc trưng ô nhiễm của nước thải nông thôn như sau: (bảng 1).

Bảng 1. Đặc trưng một số nguồn nước thải tại vùng nông thôn, khu ven đô và làng nghề

MÉu n­íc th¶i

đầu vào chưa xử lý

pH

COD

mgO/l

BOD

mgO/l

TSS

Coliform

Nước thải sinh hoạt làng nghề Vân Hà - Bắc Giang

Mùa khô

6,4

264,5

183,7

126,7

133.103

Mùa mưa

6,6

260,8

180,6

106,7

130.103

Nước thải tại xã Hồng Hà, Chương Mỹ - HN

Chăn nuôi

7,48

9.446

5.220

980

24,8.103

Nước thải chung

7.22

5.284

2.568

208

40.103

Nước thải vùng nông thôn ven đô và làng nghề

Tái chế giấy

7,6

252.0

116,7

112,5

110.103

Chăn nuôi

7,05

1348.0

671,3

277,9

16.000.103

Sinh hoạt

7,22

244.0

168,4

114,7

1.600.103

Nước thải tập trung trên kênh – xã Minh Khai – Hoài Đức – Hà Nội

6,47

1600,9

960,3

955,9

60.000.103

Nước thải tập trung trên kênh – TT Lim – Tiên Du - Bắc Ninh.

6,82

896,52

537.60

386,02

1.000.103

Nước thải chế biến tinh bột Tân Hòa

6,9

1536

783

1594

60.000.103

Nước thải chế biến rượu Đại Lâm

6,7

3236

1456

276

10.000.103

 

Nguồn: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

 

3. Một số công nghệ áp dụng xử lý nước thải vùng nông thôn

Hệ thống xử lý nước thải thông thường bao gồm các công trình tại đó nước thải được xử lý bằng các phương pháp cơ – lý – hóa – sinh học để loại bỏ các chất ô nhiễm dạng rắn, các chất hữu cơ, vô cơ và cả các chất ô nhiễm dinh dưỡng. Tuy nhiên, đối với đặc thù về điều kiện kinh tế, văn hóa, xã hội và hệ thống quản lý, ý thức bảo vệ môi trường… tại các vùng nông thôn Việt Nam còn nhiều hạn chế thì yêu cầu đối với các công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện các vùng nông thôn: Cấu tạo đơn giản; Chi phí đầu tư thấp, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp; Yêu cầu quản lý vận hành đơn giản, dễ thực hiện; Ngoài ra, các công nghệ cần đảm bảo khả năng xử lý đa dạng đáp ứng các đặc trưng nước thải khác nhau về lưu lượng và thành phần tại các vùng nông thôn.

Trong những năm gần đây, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã triển khai thực hiện một số mô hình xử lý nước thải cho các vùng nông thôn với các đặc trưng nước thải khác nhau và cũng đã đạt được những kết quả nhất định trong việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xử lý.

3.1. Sơ đồ công nghệ ABR xử lý nước thải trong các vùng chế biến nông, thủy sản [3]

3.2. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ bãi lọc trồng cây kết hợp hồ sinh học tái sử dụng cho nông nghiệp

 

3.3. Xử lý nước thải khu dân cư ven đô tái sử dụng trong nông nghiệp bằng công nghệ yếm khí cải tiến ABR và hồ sinh học

3.4. Xử lý nước thải làng nghề nông thôn bằng công nghệ DEWATS kết hợp hồ sinh học

3.5. Nghiên cứu lựa chọn thực vật xử lý nước thải sinh hoạt, chăn nuôi và làng nghề

4. Kết quả và thảo luận:

 

4.1. Hiệu quả và chất lượng nước thải sau xử lý:

Kết quả nghiên cứu của đề tài KC 07-07 cho thấy, hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ ABR như sau:

STT

Hạng mục

Nước thải tinh bột

(Tân Hòa)

Nước thải chế biến rượu (Đại Lâm)

COD

(%)

BOD

(%)

SS

(%)

COD

(%)

BOD

(%)

SS

(%)

1

Hiệu suất xử lý Bể ABR có bổ sung chế phẩm vi sinh [3]

90,0

88,64

92,35

88,98

86,24

81,25

2

Hiệu suất xử lý Bể ABR không bổ sung chế phẩm vi sinh [3]

85,11

80,68

84,26

76,6

78,39

74,74

 

 

Sử dụng nước thải làng nghề chế biến rượu Đại Lâm – Tam Đa - Bắc Ninh đã xử lý (bằng công nghệ ABR) để tưới cho lúa cho thấy lượng chất dinh dưỡng tính tương đương lượng phân bón thu được khi tái sử dụng 1000 m3 nước thải như sau [3]:

 

Ure: 24kg (giá 11.500đ/kg),

 

Supephotphat: 104kg (giá 2.500đ/kg),

 

Kaliclorua: 158kg (giá 13.000đ/kg).

 

 

 

Tổng thành tiền tiết kiệm : 1.438.000 đ (Một triệu bốn trăm ba mươi tám ngàn đồng).

Hiệu quả xử lý nước thải nông thôn của một số mô hình xác định với các thông số đặc trưng chủ yếu về ô nhiễm hữu cơ và vi sinh như sau:

Mẫu nước thải sau xử lý

COD

mg/l

BOD5

mg/l

TSS

Nts

mg/l

Coliform

MPN/100ml

Nước thải sau xử lý tại TT Lim - Bắc Ninh [6]

Mùa mưa

97,55

32,5

85,2

0,85

17.103

Mựa khụ

100

40,23

92,7

0,92

130.103

Xử lý nước thải bằng yếm khí và hồ sinh học thực vật nổi [4]

Tỏi chế giấy

49.6

0.55

7.28

2.80

6,8.103

Chăn nuôi

65.6

18.8

121.92

15.92

160.103

Sinh hoạt

28

0.94

9.52

0.73

16.103

Xử lý nước thải bằng yếu khí và bói lọc [4]

Chăn nuôi

28

0.94

9.52

0.73

20.103

Sinh hoạt

18

1.05

2.28

1.48

4,5.103

QCVN 14:2008/BNTMT cột B

-

50

100

10

5.103

 

Nước thải xử lý bằng hệ thống bãi lọc trồng cây [9]: Hiệu quả xử lý COD sau khi qua bể lắng tuần hoàn và ra khỏi bãi lọc đạt từ 66-77%; Hiệu quả xử lý BOD5 sau khi qua hệ thống xử lý đạt từ 55-73%; Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng đạt từ 77-92%.

 

Kết quả phân tích chất lượng nước thải sau xử lý tại các mô hình cho thấy chất lượng nước đạt tiêu chuẩn nước dùng cho nông nghiệp (QCVN 14:2008/BNTMT cột B hiện nay).

 

4.2.Kết quả tái sử dụng [6]:

Một số kết quả nghiên cứu kiểm chứng việc thực hiện tái sử dụng nước thải để tưới cho lúa được thống kê như sau:

Đối với ruộng lúa tưới bằng nước thải sau xử lý sử dụng lượng phân bón ít hơn, cụ thể: sử dụng (3 - 4) kg đạm/sào và (0 - 3) kg Kali/sào và không dùng phân chuồng. Kết quả, năng suất lúa ở ruộng tưới bằng nước thải đã xử lý đạt 7,8 T/ha. Trong khi đó, ở ruộng đối chứng chỉ đạt 7,1 T/ha.

Hàm lượng chất N (đạm), P2O(lân), K2O (kali)... trong đất đầu vụ và cuối vụ mùa năm 2006 trong các ô ruông thí nghiệm thay đổi không nhiều. Điều này cho thấy tưới bằng nước thải đã xử lý đã cung cấp chất dinh dưỡng đạm, lân, kali... xấp xỉ lượng chất này mà cây đã sử dụng trong cả quá trình sinh trưởng, phát triển.

 

4.3. Đánh giá, thảo luận

Tái sử dụng nước thải sau xử lý để tưới cho nông nghiệp có nhiều ưu điểm và mang lại lợi ích kinh tế cao như: Cải thiện tình trạng ô nhiễm môi trường, giảm lượng phân bón sử dụng và các công trình xử lý được xây dựng đơn giản, ít tốn kém hơn

Một số ưu điểm của hệ thống xử lý nước thải:

-    Có thể chấp nhận để tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp hoặc các vùng chuyên canh (rau sạch, hoa, cây cảnh…).

-    Vốn đầu tư thấp. Chi phí bảo dưỡng, vận hành rất thấp.

-    Có khả năng vận hành độc lập và nhu cầu bảo dưỡng ít.

-    Ít phụ thuộc vào các yếu tố như công tác xây dựng, thiết bị điện, cơ khí

-    Yêu cầu kỹ năng, trình độ vận hành không cao so với các công nghệ truyền thống, hiện đại khác.

-    Công nghệ xử lý đơn giải, hiệu quả xử lý ổn định và lâu dài. Tuổi thọ công trình dài hơn

-    Thiết kế đơn giản, phổi biến với các loại quy mô từ nhỏ đến lớn.

-    Hệ thống có tính đệm cao, phù hợp với nguồn thải lưu lượng không ổn định.

 

5. Kết luận và kiến nghị

Lồng ghép các hoạt động xử lý nước thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường thông qua việc tái sử dụng nước thải là một giải pháp thực sự hữu ích và bền vững.

- Hiện nay, cả nước tiếp tục tập trung nguồn lực để phát triển cơ sở hạ tầng, xây dựng NTM giai đoạn tiếp theo, trên cơ sở tổng kết, rút kinh nghiệm từ những bài học từ các nước trên thế giới và của Việt Nam (giai đoạn 1 – xây dựng thí điểm NTM), từ các kết quả nghiên cứu cho thấy: Công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện các vùng nông thôn là các công nghệ gần hoặc tương tự với các hệ thống xử lý tự nhiên, thân thiện với môi trường, có thể xử lý các loại nước thải đa dạng: nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi và làng nghề.

- Cần khuyến khích nghiên cứu, phát triển và đa dạng hóa việc ứng dụng các sản phẩm công nghệ xử lý nước thải phù hợp, kết hợp xử lý môi trường và phát triển sản xuất. Các công nghệ được đánh giá phù hợp trên các phương diện: (i) Kỹ thuật công nghệ, hiệu quả xử lý; (ii) Điều kiện mặt bằng và quy mô, hạng mục công trình; (iii) Quản lý vận hành, bảo dưỡng và sự bền vững của công trình trong các đặc trưng kinh tế, văn hóa, xã hội của vùng nông thôn Việt Nam, trong đó có các xã điểm vùng Nông thôn mới.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1].   REED, S.C., CRITES R.W và MIĐLEBROOKS E.J. 1995. Quản lý và xử lý nước thải bằng các hệ thống tự nhiên.

[2].   Demetre Xanthoulis, Trần Đức Hạ. 2008. Giáo trình xử lý nước thải chi phí thấp.

[3].   Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam: Đề tài KC.07.07: “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và thiết bị để xử lý chất thải trong các vùng làng nghề chế biến nông, thuỷ sản”

[4].   Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam. 2008-2009. Đề tài: Nghiên cứu biện pháp sử dụng hệ thực vật trong xử lý nước thải, thí nghiệm lựa chọn một số loại thực vật bản địa trong xử lý nước thải nông thôn.

[5].   Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, 2009. Dự án hợp tác CH Czech – xử lý nước thải sinh hoạt thôn Đào Xá – Phong Khê – Bắc Ninh.

[6].   Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam. 2008. Đề tài: Hợp tác nghiên cứu để pahts triển các giải pháp xử lý nước thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp

[7].   Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam2009 - 2010: Nhiệm vụ môi trường: Thử nghiệm mô hình quản lý môi trường làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm xã Vân Hà, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang.

[8].   Viện Khoa học Thủy lợi VIệt Nam -  Dự án: “Thử nghiệm mô hình xử lý nước thải, rác thải làng nghề chế biến bún tại xã Khắc Niệm, Thành phố Bắc Ninh, Tỉnh Bắc Ninh”.

[9].   Viện Khoa học Thuỷ Lợi Việt nam. Năm 2006 -  Dự án: Ứng dụng các công nghệ phù hợp xử lý chất thải làng nghề chế biến tinh bột xã Minh Khai huyện Hoài Đức tỉnh Hà Tây

[10].  http://sonongnghiep.bentre.gov.vn/nongthonmoi/chuongtrinhnongthon/910-nhng-tieu-chi-t-thp-va-ni-dung-gii-phap-cn-tp-trung-tuyen-truyn-vn-ng-sau-rng-trong-nhan-dan--thc-hin-xay-dng-nong-thon-mi.html

[11].  http://sgtt.vn/Thoi-su/Trong-nuoc/146151/Chua-xa-nao-dat-tieu-chi-nong-thon-moi.html

[12].  http://www.sggp.org.vn/moitruongdothi/2012/3/282671/

Tác giả: KS. Nguyễn Quang Vinh - Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường

Bài viết khác