Hà Nội, Chủ nhật Ngày 21/10/2018

Công nghệ xử lý nước thải phân tán - Từ trường ĐH ra thực tiễn

Mtđt, 09:17 08/05/2018

Quản lý nước thải phân tán mở ra những cơ hội mới và sự linh hoạt trong lựa chọn công nghệ và dịch vụ. Các bể tự hoại cải tiến BASTAF, cụm bể XLNT tại chỗ BASTAFAT, trạm XLNT phân tán hợp khối AFSB.

1. MỞ ĐẦU

Hiện nay, tỷ lệ bao phủ mạng lưới thoát nước ở các đô thị nước ta chỉ đạt khoảng 50%. Mới chỉ có 17% nước thải đô thị được xử lý. Tại các vùng nông thôn, hầu như nước thải sinh hoạt, chăn nuôi không được xử lý. Còn có sự khác biệt rất lớn giữa các vùng, miền, ... Một trong những trở ngại rất lớn để nâng cao mức độ bao phủ trong lĩnh vực cấp nước và vệ sinh là vấn đề tài chính. Những khoản kinh phí lớn cho việc đầu tư xây dựng và vận hành các hệ thống thoát nước và xử lí nước thải (XLNT) tập trung đã và sẽ còn là quá xa xỉ đối với nhiều nơi trong số trên 800 đô thị lớn, nhỏ trên cả nước, chưa nói đến các vùng ven đô, nông thôn.

Quản lí nước thải phân tán chính là một giải pháp quan trọng, khắc phục những nhược điểm và khoảng trống của quản lí nước thải tập trung, quy mô lớn, thích hợp cho nhiều đối tượng khác nhau.

Trên Thế giới, đã có rất nhiều công nghệ và thiết bị, các mô hình QLNT phân tán được phát triển và ứng dụng, và phương thức tiếp cận này đã được chính thức ghi nhận, cũng như được phát triển thành cả một ngành công nghiệp ở nhiều nước trên Thế giới.

Tuy nhiên, ở Việt Nam, ngành công nghiệp môi trường vẫn còn đang ở giai đoạn ‘’sơ khai’’, và còn rất thiếu các giải pháp công nghệ, các thiết bị và công trình đáp ứng đòi hỏi to lớn của thực tế trong lĩnh vực này. Việc nghiên cứu làm sạch nước thải tại chỗ cho các hộ gia đình hay các cụm dân cư bằng các công nghệ phù hợp, vừa đơn giản, có chi phí xây dựng và vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường, là một hướng giải quyết hợp lý và khả thi.

Đứng trước tình hình đó, từ những năm 90, Trung tâm Kỹ thuật Môi trường Đô thị và Khu công nghiệp (CEETIA), nay là Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường (IESE), trường Đại học Xây dựng và các đối tác đã tập trung nghiên cứu các giải pháp công nghệ XLNT sinh hoạt theo kiểu phân tán phù hợp với các điều kiện của Việt Nam, và liên tục cải tiến, hoàn thiện. Cho đến nay, các sản phẩm XLNT phân tán của IESE đã và đang được chuyển giao, ứng dụng rộng rãi ở trên khắp đất nước. Các mô hình XLNT phân tán của nhóm nghiên cứu DESA, Trường ĐHXD đã khẳng định được những ưu điểm của nó và được người sử dụng chấp nhận.

2. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XLNT PHÂN TÁN Ở TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

2.1 Bể tự hoại cải tiến (bể BASTAF)

Từ năm 1998 đến năm 2007, trong khuôn khổ Dự án tăng cường năng lực cho CEETIA (ESTNV), do Chính phủ Thuỵ Sỹ tài trợ, hợp phần Quản lí nước thải phân tán (DESA) đã được triển khai. Các nghiên cứu được thực hiện công phu, bài bản trong phòng thí nghiệm từ 1998 đến 2003, và từ 2003 đến 2005. Một khối lượng lớn nghiên cứu thực nghiệm đã được tiến hành. Nhóm nghiên cứu đã phát triển và hoàn thiện dần mô hình bể tự hoại cải tiến (bể BASTAF). BASTAF cho phép đạt hiệu suất xử lý cao, ổn định. Hiệu suất xử lý trung bình theo COD, BOD5 và TSS tương ứng là 75 - 90%, 70 – 85% và 75 - 95%.

Với mong muốn đưa được kết quả nghiên cứu ra ngoài thực tế, phục vụ cuộc sống, nhất là góp phần cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường, nhóm nghiên cứu DESA tiếp tục tìm mọi cơ hội để triển khai áp dụng thử nghiệm các mô hình bể BASTAF, cũng như các giải pháp xử lí kết hợp ở ngoài thực tế, để có cơ hội khẳng định công nhệ này. Trải qua nhiều cố gắng nỗ lực, cho đến nay, hàng trăm bể BASTAF đã được thiết kế, xây dựng tại khắp nơi trên cả nước: các nhà chung cư cao tầng, các khu đô thị mới ở nội thành và ven đô, các hộ gia đình đơn lẻ, trường học, cụm dân cư (ngõ xóm), làng nghề nấu rượu, chế biến nông sản, hải sản, bệnh viện, chợ, vv... Các kết quả quan trắc cho thấy, đây là công nghệ rất hiệu quả để xử lý nước thải sinh hoạt, cho phép đạt hiệu suất xử lý cao, với chất lượng đầu ra ổn định.

Bể tự hoại bằng bê tông cốt thép đúc sẵn

Đáp ứng nhu cầu thị trường, Viện KH&KTMT, ĐHXD đã phối hợp với Công ty CP Bê tông và Xây dựng Vinaconex Xuân Mai triển khai thực hiện đề tài NCKH-CN trọng điểm cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo: ‘’Nghiên cứu phát triển công nghệ và thiết bị XLNT tại chỗ theo kiểu môđun, phù hợp với điều kiện Việt Nam’’, mã số B2006-03-13-TĐ (2006 – 2008). Nhóm nghiên cứu đã thiết kế và xây dựng quy trình chế tạo thành công bể tự hoại bằng BTCT đúc sẵn ST-C, dung tích hữu ích 2 m3. Dây chuyền sản xuất ở quy mô công nghiệp đã được xây dựng tại Nhà máy BT Xuân Mai. Các bể ST-C đã được sản xuất và lắp đặt cho các khu đô thị mới ở nhiều nơi. Bể tự hoại chế tạo bằng BTCT đúc sẵn có dung tích đủ lớn và phù hợp với yêu cầu sử dụng thực tế, xử lí nước đen từ nhà vệ sinh hay cả nước đen và nước xám hộ gia đình, với giá thành sản xuất, vận chuyển, lắp đặt tương đương với giá thành bể tự hoại xây tại chỗ bằng gạch (phần lớn bị thấm, rò rỉ sau một thời gian sử dụng). Nhóm DESA của IESE phối hợp với Công ty CP Đầu tư & Phát triển Công nghệ Đại học Xây dựng (NUCETECH) cho ra đời loạt sản phẩm bể AFSB-C mới, chế tạo sẵn bằng bê tông cốt thép cường độ cao, cho phép rút ngắn thời gian thi công, độ bền cao và giảm giá thành sản phẩm, đáp ứng nhu cầu của thị trường.

Trạm xử lý nước thải hợp khối xây dựng bằng bê tông cốt thép AFSB-C

Nhóm nghiên cứu DESA đã tiếp tục phát triển mô hình XLNT phân tán với công nghệ A2O, với tên thương mại AFSB®, áp dụng cho các khu đô thị, các tòa nhà cao tầng, bệnh viện, khu du lịch, xí nghiệp chế biến thực phẩm... Cụm công trình XLNT hợp khối AFSB bao gồm ngăn điều hòa, ngăn xử lý kỵ khí với các giá thể vi sinh, ngăn xử lý hiếu khí với các giá thể vi sinh, ngăn lắng - tách bùn và ngăn khử trùng. Một phần nước thải và bùn được đưa trở lại tuần hoàn để tách Nitơ, Phốtpho. Giá thể vi sinh trong ngăn xử lí kị khí và hiếu khí có thể là loại cố định hay di động. Nước thải sau xử lý đạt mức A theo QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 14:2008/BTNMT.

Trạm xử lý nước thải hợp khối chế tạo sẵn bằng composite AFSB-F

Bể được chế tạo sẵn bằng composite cốt sợi thủy tinh (FRP). Hệ thống gồm các ngăn bể nối tiếp, kết hợp các quá trình xử lý cơ học và sinh học kỵ khí – thiếu khí - hiếu khí, theo nguyên lý A2O. Chế độ làm việc của hệ thống được kiểm soát tự động bằng bộ điều khiển PLC. Sản phẩm có ưu điểm hoàn toàn kín, khít, không thấm, không rò rỉ, không gây mùi và làm ô nhiễm nước, đất, có độ bền vĩnh cửu với thời gian và chịu được tác động cơ học cao. Bể được sản xuất sẵn ở quy mô công nghiệp, lắp đặt đơn giản, thuận tiện, rút ngắn tiến độ thi công công trình và giá thành hợp lí (rẻ hơn nhiều so với các bể Jokashou nhập ngoại, với tính năng tương đương). AFSB-F cho phép xử lý linh hoạt ngay cả khi tải lượng đầu vào tăng gấp 2 lần mà không cần xây dựng thêm bể mới.

Bể xử lý nước thải bằng composite chế tạo sẵn BASTAFAT-F

Nhóm nghiên cứu cũng đã thiết kế và chế tạo thành công cụm bể XLNT tại chỗ kị khí kết hợp với hiếu khí theo kiểu mô đun BASTAFAT-F, áp dụng cho các hộ thải nước quy mô nhỏ như biệt thự, phòng khám, nhà hàng hay điểm kinh doanh nhỏ, văn phòng. Hệ thống gồm 2 bể: bể xử lí sinh học kị khí (BASTAF) và bể xử lí sinh học hiếu khí (AT). Bể được trang bị bơm nước thải chuyên dụng, hoạt động gián đoạn theo lượng nước vào, và hệ thống khử trùng tự động bằng tia cực tím. Chế độ làm việc của bể được điểu khiển tự động bằng bộ điều khiển PLC. Điểm đặc biệt của hệ thống là không cần máy thổi khí, nhưng vẫn đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt mức A, QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 14:2008/BTNMT.

Bể tự hoại cải tiến cho vùng biển đảo

Trong khuôn khổ đề tài: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý chất thải nhà tiêu, nước thải sinh hoạt và chất thải rắn theo hướng vệ sinh sinh thái, khép kín, phù hợp với vùng hải đảo” (mã sô RD 95-16), do Trường Đại học Xây dựng chủ trì thực hiện, Bộ Xây dựng quản lý, thuộc Chương trình KHCN: “Nghiên cứu xây dựng thực nghiệm công trình trên vùng biển đảo”, nhóm nghiên cứu đã phối hợp với Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học, ĐHQG Hà Nội phát triển loại bể tự hoại chế tạo sẵn bằng composite, có thể lắp ghép để thuận tiện đưa ra lắp ghép trên các đảo tiền tiêu. Đặc biệt, bể tự hoại này có thể sử dụng trong điều kiện không có nước ngọt, dùng nước biển để dội nhà vệ sinh, nhờ chế phẩm vi sinh với tổ hợp vi sinh vật kỵ khí, được làm giàu từ trầm tích biển Việt Nam, thích nghi tốt trong môi trường có nồng độ muối từ 10 – 30 g/L, có khả năng hỗ trợ quá trình lên men kỵ khí sinh methane.

Nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ và sản xuất ở quy mô công nghiệp

Dự án SXTN “Sản xuất thử nghiệm thiết bị xử lý nước thải tại chỗ hợp khối theo kiểu mô đun, tiêu thụ ít năng lượng, phù hợp với điều kiện Việt Nam” (2013-2015) đã nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt, hoạt động theo nguyên lí của quá trình lọc sinh học ngập nước kị khí – thiếu khí – hiếu khí nối tiếp (A2O), phục vụ cho việc sản xuất các modul XLNT chế tạo sẵn BASTAFAT và AFSB. Dự án đã giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong các bể XLNT phân tán như: giá thể vi sinh, bơm airlift, công nghệ và thiết bị khử trùng, thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành tủ điện điều khiển, chế tạo vỏ bể XLNT composite cỡ vừa và nhỏ theo phương thức thủ công hoặc cơ giới hóa hoặc kết hợp, quy trình lắp ráp các thiết bị vào bể, thi công lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng…

Dự án đã giải quyết được bài toán tiết kiệm năng lượng và tính phù hợp với điều kiện Việt Nam. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng được áp dụng là: chế độ bơm gián đoạn (hệ BASTAFAT và hệ AFSB), thông khí tự nhiên qua giàn ống phân phối trong bể hiếu khí (hệ BASTAFAT) thay cho máy thổi khí, cao độ bố trí các bể; sử dụng loại giá thể vi sinh tối ưu; sử dụng bơm khí – nước airlift để tuần hoàn bùn và nước trong bể AFSB hay bể BASTAFAT; khử trùng bằng viên Clo tự tan, dung dịch javen hay đèn tia cực tím UV.

Trong Dự án này, hệ pilot đa năng xử lý nước thải công nghiệp giàu hữu cơ UNI-FI, có thể xử lý nhiều loại nước thải công nghiệp khác nhau: nước thải chăn nuôi, chế biến thực phẩm, thủy sản, bia, … cũng đã được nghiên cứu, phát triển. Hệ UNI-FI được lắp đặt trong công ten nơ, có thể di chuyển linh hoạt và thử nghiệm tại hiện trường, giúp cho nhà thầu và chủ đầu tư đưa ra các quyết định phù hợp trước khi đầu tư. Hệ thống điều khiển, kiểm soát được thiết kế hợp lý, cho phép kiểm soát quá trình và tự động hóa tối đa.

Công nghệ AFSB đã được nhận Huy chương vàng tại Hội chợ Công nghệ - Thiết bị Việt Nam TechMart 2003. Các giải pháp xử lí nước thải phân tán DESA đã được nhận Cúp Môi trường Việt Nam tại Hội chợ và triển lãm quốc tế về Công nghệ Môi trường lần thứ 1, Hà Nội, 4/2006. Công nghệ BASTAFAT-F đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng sáng chế số 9577/2011. Cho đến nay, các mô hình này đã được đưa vào nội dung của Nghị định 80/NĐ-CP năm 2014 về Thoát nước, các Hướng dẫn kỹ thuật của Bộ Xây dựng, Bộ Y tế. Thuật ngữ ‘’BASTAF’’ do nhóm nghiên cứu đưa ra đã trở thành thuật ngữ chuyên môn quen thuộc trong lĩnh vực cấp thoát nước ở Việt Nam và quốc tế. Nhóm giải pháp XLNT phân tán của IESE đã được nhận Huy chương vàng tại Hội chợ Công nghệ - Thiết bị Việt Nam TechMart 2015. Cho đến nay, công nghệ BASTAFAT và AFSB đã được chuyển giao cho 4 doanh nghiệp, triển khai lắp đặt và vận hành ổn định tại hàng trăm dự án XLNT sinh hoạt, điểm dịch vụ, cơ sở sản xuất, điểm du lịch … ở trên khắp cả nước.

3. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

Kết luận

Quản lý nước thải phân tán mở ra những cơ hội mới và sự linh hoạt trong lựa chọn công nghệ và dịch vụ. Các bể tự hoại cải tiến BASTAF, cụm bể XLNT tại chỗ BASTAFAT, trạm XLNT phân tán hợp khối AFSB đều là các sản phẩm mới, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cao, lần đầu tiên được nghiên cứu chế tạo tại Việt Nam, với giá thành rẻ hơn nhiều so với giá các sản phẩm nhập ngoại có tính năng tương đương.

Quá trình nghiên cứu, phát triển các sản phẩm bể XLNT phân tán tại Viện KHKTMT, Trường ĐHXD, qua hơn 20 năm, từ những đề tài NCKH cấp Bộ, các dự án hợp tác quốc tế, gắn liền với các hoạt động đào tạo đại học, sau đại học, từ đó đưa ra áp dụng vào thực tế, rút kinh nghiệm và hoàn thiện, đưa vào các tài liệu hướng dẫn kỹ thuật và quản lý Nhà nước, sản xuất thử nghiệm – hoàn thiện công nghệ và chuyển giao cho các doanh nghiệp để sản xuất đại trà, là một ví dụ điển hình của quá trình nghiên cứu, phát triển - chuyển giao công nghệ - ứng dụng thực tế, của sự kết hợp giữa Nhà trường, cơ sở nghiên cứu – đào tạo với Nhà doanh nghiệp, với sự hỗ trợ của Nhà nước, để có được những sản phẩm KHCN thiết thực đáp ứng yêu cầu của cuộc sống.

Kiến nghị

Để có thể triển khai áp dụng các mô hình xử lý nước thải phân tán vào thực tế, cần triển khai đồng bộ các giải pháp sau đây:

Cần tăng cường công tác kiểm tra, giám sát, kết hợp với tuyên truyền, vận động, để tất cả các chủ nguồn thải có ý thức và trách nhiệm thu gom, xử lý nước thải của mình trước khi xả ra môi trường. Trường hợp khu vực có hệ thống thu gom và xử lý nước thải tập trung, thì đối tượng xả nước thải phải trả đầy đủ các chi phí thu gom, xử lý nước thải theo quy định.

Các quy chuẩn, tiêu chuẩn môi trường cần được rà soát, ban hành một cách phù hợp, để vừa bảo vệ được môi trường, kiểm soát được ô nhiễm do nước thải, vừa khuyến khích các đối tượng xả nước thải thực hiện xử lý nước thải một cách khả thi, phù hợp với điều kiện thực tế của kỹ thuật, quản lý và khả năng tài chính.

Để có thể triển khai nhanh chóng và hiệu quả, đưa các sản phẩm KHCN vào cuộc sống, cần có sự nỗ lực, vai trò tham gia của các bên liên quan. Các cơ chế chính sách phù hợp, khả năng tiếp cận với công nghệ, tài chính, sự kết nối giữa nhà khoa học, doanh nghiệp (bên cung) và thị trường (bên cầu) với sự điều phối, tạo điều kiện thuận lợi của Nhà nước là rất cần thiết. Cần có sự kết nối, tạo điều kiện cho doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực công nghiệp môi trường được tiếp cận với các nguồn tài chính phù hợp để trang trải kinh phí đầu tư và vận hành doanh nghiệp. Cần có các chính sách ưu đãi thuế thuận lợi hơn nữa để các doanh nghiệp đầu tư nghiên cứu, phát triển, hoàn thiện công nghệ, sản xuất các thiết bị và cung cấp các dịch vụ trong lĩnh vực công nghiệp môi trường có thể lớn mạnh, đủ năng lực cạnh tranh và phát triển bền vững.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Báo cáo tổng hợp kết quả Dự án SXTN: “Sản xuất thử nghiệm thiết bị xử lý nước thải tại chỗ hợp khối theo kiểu mô đun, tiêu thụ ít năng lượng, phù hợp với điều kiện Việt Nam” (2013-2015). Cơ quan quản lý: Bộ Công thương. Cơ quan chủ trì thực hiện: Viện KHKTMT, Trường ĐHXD.

- Ngân hàng Thế giới. Đánh giá quản lý nước thải đô thị Việt Nam. 2013.

- Nghị định số 80/2014/NĐ-CP ngày 06/08/2014 của Chính phủ về thoát nước và xử lý nước thải.

- Nguyễn Việt Anh. Bể tự hoại. Nhà xuất bản Xây dựng, 2016.

- Nguyễn Việt Anh. Những thành tựu cơ bản và thách thức trong xử lý nước thải đô thị và công nghiệp Việt Nam. Tạp chí Môi trường, Tổng cục Môi trường (ISSN 1859-042X). Số 9/2015. Trang 46 – 50.

- Nguyễn Việt Anh, Đỗ Hồng Anh, Lê Trọng Bằng, Đinh Thúy Hằng, Nguyễn Việt Anh.. Nghiên cứu xây dựng các mô hình xử lý chất thải cho vùng ven biển và hải đảo. Kỷ yếu Hội thảo: Kết cấu và vật liệu xây dựng cho các công trình ven biển và hải đảo. Bộ Xây dựng – Trường Đại học Xây dung miền Trung. Tuy Hòa, 10/2017.

TS. Nguyễn Việt Anh,

Viện trưởng Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường,

Trưởng Bộ môn Cấp thoát nước, Trường Đại học Xây dựng

Loading...
Bạn đang đọc bài viết Công nghệ xử lý nước thải phân tán - Từ trường ĐH ra thực tiễn tại chuyên mục Nghiên cứu – Trao đổi. Thông tin phản ánh, liên hệ đường dây nóng : 0913 385 005 - 0917 681 188 Hoặc email: bandientu.mtdt@gmail.com
Tin cùng chuyên mục Nghiên cứu – Trao đổi