Đánh giá tính bền vững của nhà máy xử lý nước thải đô thị


Tóm tắt:

Các công trình trong nhà máy xử lý nước thải (NMXLNT) đô thị tạo thành hệ thống chức năng với mục tiêu là xử lý được lượng nước thải theo yêu cầu và đảm bảo chất lượng xả thải theo quy chuẩn môi trường. Sự bền vững của NMXLNT bao gồm nhiều khía cạnh: xã hội, kỹ thuật tài chính, tổ chức và môi trường,... và được đặc trưng bằng 6 nhóm tiêu chí: Đảm bảo công suất và hiệu quả xử lý nước thải; Chi phí vận hành và bảo trì thấp; Công nghệ XLNT phù hợp với điều kiện địa phương; Công trình và thiết bị làm việc ổn định;Thích ứng với BĐKH và An toàn, thân thiện với môi trường. Tính bền vững của NMXLNT đô thị được đánh giá định lượng bằng cách theo cho điểm theo tiêu chí. Từ tổng điểm thu được có thể đánh giá được sự hoạt động của NMXLNT: hoạt động bền vững theo đúng mục tiêu của dự án đầu tư, hoạt động bền vững với sự kiểm soát chặt chẽ trong quá trình vận hành và bảo trì và nhà máy sẽ không hoạt động được ổn định trong quá trình vận hành.

1. Sự hoạt động bền vững của nhà máy xử lý nước thải đô thị

Bền vững (sustainability) là khả năng duy trì. Để hoạt động ổn định và hiệu quả, một hệ thống công nghệ phải đảm bảo 4 yếu tố sau đây:bền vững về công nghệ, bền vững của công trình, bền vững về kinh tế tài chính và bền vững về tổ chức [2]. Nhà máy xử lý nước thải (NMXLNT) đô thị là một tập hợp các công trình và thiết bị tạo nên hệ thống kỹ thuật chức năng,tiếp nhận dòng vật chất (nước thải, nước cấp, hóa chất,…) và dòng năng lượng (điện năng, nhiên liệu,…) bên ngoài, hoạt động có kiểm soát nhờ các thông tin điều khiển để đạt được mục tiêu là xử lý được lượng nước thải theo yêu cầu và đảm bảo chất lượng xả thải theo quy chuẩn môi trường. Một NMXLNT phù hợp trong bối cảnh phát triển bền vững là khi nó có chi phí đầu tư và vận hànhthấp nhất, khả thi về mặt kỹ thuật và pháp lý, đảm bảo hiệu quả xử lý ô nhiễm và được cộng đồng chấp nhận [3,4].

Như vậy, sự bền vững của NMXLNT bao gồm nhiều khía cạnh: xã hội, kỹ thuật tài chính, tổ chức và môi trường,... Các khía cạnh này đan xen với nhau và là một vấn đề phức tạp, được biểu diễn trên sơ đồ Hình 1sau đây.


Hình 1. Các yêu cầu đảm bảo sự bền vững của NMXLNT
 
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu (BĐKH), các yếu tố khí hậu bất thường như bão lụt, nước biển dâng (NBD), gia tăng nhiệt độ,… tạo nên nhưng tác động tiêu cực đối với hệ thống thoát nước và NMXLNT đô thị như: nhiễm mặn nước thải, gián đoạn các quá trình hoặc quá tải các công trình xử lý khi có mưa lớn hoặc triều cường cao,…. Để NMXLNT hoạt động ổn định cần có các giải pháp ứng phó với BĐKH, là những giải pháp công trình để thích ứng và giảm nhẹ BĐKH.

Theo Nghị định 80/2014/NĐ-CP ngày 06 /8/2014 về thoát nước và xử lý nước thải (XLNT), NMXLNT đô thị hoạt động có hiệu quả khi đảm bảo các tiêu chí như sau: (i)Hiệu quảcủa công nghệ: Đảm bảo mức độ cần thiết làm sạch nước thải, có tính đến khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận. (ii) Tiết kiệm đất xây dựng. (iii) Quản lý, vận hành và bảo dưỡng phù hợp với năng lực trình độ quản lý, vận hành của địa phương. (iv) Chi phí đầu tư hợp lý trong đó tính đến cả sự phụ thuộc vào công nghệ nhập khẩu. (v) Phù hợp với đặc điểm điều kiện khí hậu, địa hình, địa chất thủy văn của khu vực và khả năng chịu tải của nguồn tiếp nhận. (vi) An toàn và thân thiện với môi trường. (vii) Có khả năng mở rộng về công suất hay cải thiện hiệu quả xử lý trong tương lai. (viii) Đảm bảo hoạt động ổn định khi có sự thay đổi bất thường về chất lượng nước đầu vào, thời tiết và biến đổi khí hậu. (ix) Mức độ phát sinh và xử lý bùn cặn.(x) Tiết kiệm năng lượng, có khả năng tái sử dụng nước thải, bùn thải sau xử lý.Như vậy, một hệ thống thoát nước (HTTN)đô thị bền vững thì phải đáp ứng các yêu cầu: i). Đảm bảo sự hiệu quả của dự án Thoát nước và vệ sinh môi trường đô thị trong đó có hợp phần NM XLNT tập trung, và ii). Các công trình của NMXLNT thích ứng với sự BĐKH.

Đa số các dự án XLNT thường chỉ chú trọng đến vấn đề kỹ thuật, biện pháp để xử lý ô nhiễm và các chi phí đầu tư, chi phí vận hành bảo trì mà chưa quan tâm đúng mức đến các yếu tố và chỉ tiêu xã hội khác. Mô hình thoát nước và XLNT được đặt ra yêu cầu khác nữa là bền vững trong quản lý và vận hành, nghĩa là vận hành đơn giản với công trình, thiết bị hoạt động bền vững và ít gây tác động tiêu cực đối với môi trường.Đó là sự sử dụng lâu dài là sự đảm bảo cả hai yếu tố là kinh tế và môi trường. Sự không bền vững của công trình lại đa số có nguyên nhân sâu xa từ những yếu tố xã hội. Đó là những yếu tố mang tính phi kỹ thuật như: nhu cầu sử dụng, khả năng đóng góp của cộng đồng, cách tổ chức quản lý....

2. Các tiêu chí đánh giá sự hoạt động bền vững của NMXLNT đô thị

Để đảm bảo sự bền vững trong vận hành, nhà máy XLNT đô thị phải đảm bảo các tiêu chí sau đây.

a. Công suất và hiệu quả xử lý nước thải

Công suất hoạt động thực tế của nhà máy phải đảm bảo cho toàn bộ khu vực dự án. Đối với bất kỳ NMXLNT nào, mục tiêu quan trọng nhất là đạt tiêu chuẩn/quy chuẩn môi trường hay tuân thủ quy định về môi trường. Ngoài ra, hiệu quả xử lý của mỗi công trình đơn vị cũng phản ánh sự phù hợp trong thiết kế, vận hành công trình đơn vị đó, đồng thời ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của toàn hệ thống. Do đặc điểm của nước thải đô thị và yêu cầu vệ sinh của nguồn tiếp nhận, hiệu quả xử lý của NMXLNT đô thị cần được đánh giá theo 4 nhóm thông số ô nhiễm đặc trưng như sau:

 Hiệu quả xử lý SS;
 Hiệu quả xử lý BOD;
 Hiệu quả xử lý tổng N, tổng P;
 Khử trùng và các chỉ tiêu khác.
Do khi xả ra nguồn tiếp nhận sông hồ, các chất hữu cơ dễ oxy hóa sinh hóa gây thiếu hụt oxy nên hiệu quả xử lý BOD đóng vai trò quan trọng nhất trong tiêu chí này. Ngoài ra, NMXLNT phải xử lý đảm bảo quy chuẩn môi trường đối với một số chỉ tiêu ô nhiễm có trong nước thải sản xuất, dịch vụ,… trong khu vực dự án.

b. Chi phí vận hành bảo dưỡng

Tổng chi phí vận hành và bảo dưỡng bao gồm: chi phí sửa chữa lớn lấy từ định mức khấu hao hàng năm, chi phí lương công nhân và quản lý trực tiếp NMXLNT, chi phí hoá chất, chi phí điện năng và các loại năng lượng khác, chi phí sửa chữa nhỏ thường xuyên... để xử lý được 1 m3 nước thải đáp ứng yêu cầu. Đơn vị của chỉ số vận hành là đồng/m3 nước thải. Bảo dưỡng công trình XLNT phải được đảm bảo theo hướng dẫn của thông tư số: 11/2012/BXD ngày 25/12/2012 của Bộ Xây dựng. Ngoài chỉ số vận hành và bảo dưỡng,đối với NMXLNTcũng cần phải tính đến các chỉ số bổ sung như: mức tiêu thụ năng lượng (kWh/m3 nước thải xử lý), tiêu thụ hoá chất (g hoá chất/ m3 nước thải xử lý)...Mức chi phí xử lý nằm trong giới hạn quy định của Quyết định số: 451/QĐ-BXD. Ước tính theo Quyết định số: 451/QĐ-BXD ngày 21/4/2015 về quy định suất vốn đầu tư và chi phí XLNT sinh hoạt. Chi phí vận hành bảo dưỡng phải thấp nhưng đảm bảo để duy trì hoạt động lâu dài của công trình,đầu tư thiết bị bổ sung ít mà vẫn đạt yêu cầu. Mức chi phí đảm bảo để xử lý đáp ứng yêu cầu, đem lại lợi ích kinh tế hơn là chịu phạt do vi phạm các quy định môi trường.

Khả năng tiết kiệm năng lượng từ các hoạt động của thiết bị, thu hồikhí sinh họcvà tái sử dụng nước thải, bùn thải,… để giảm tổng chi phí vận hành NMXLNT cũng là vấn đề cần quan tâm. Nước thải, bùn thải sau xử lý và khí metan tạo thành có thể được sử dụng. Nước thải sau xử lý đảm bảo chất lượng nhất định để sử dụng trong phạm vi nhà máy (rửa thiết bị xử lý bùn, tưới cây, rửa đường, pha hóa chất, chữa cháy, tạo cảnh quan…) hoặc sử dụng ngoài nhà máy (tưới cây, nuôi cá, rửa đường, bổ cập nước ngầm,…); bùn thải sau xử lý có thể làm phân bón, cải tạo đất. Khí metan tạo thành trong quá trình lên men yếm khí bùn thải dùng làm nguồn nhiên liệu/ năng lượng trong nhà máy. Các sản phẩm đầu ra như: nước thải sau xử lý, bùn thải sau quá trình ổn định, khí metan tạo thành,… cần được tái sử dụng càng nhiều càng tốt. Hiệu quả tái sử dụng nước thải và bùn thải làm giảm bớt các chi phí XLNT.

c. Sự phù hợp công nghệ XLNT đối với điều kiện cụ thể của địa phương

Công nghệ phải phù hợp với điều kiện quản lý vận hành tại địa phương: cơ chế quản lý tài sản thoát nước, mô hình tổ chức quản lý vận hành NMXLNT, số lượng và trình độ cán bộ công nhân kỹ thuật có thể tiếp nhận được tại địa phương để vận hành công trình. Công nghệ XLNT lựa chọn có thể chuyển giao cho cán bộ và công nhân kỹ thuật tại địa phương tiếp nhận được. Công trình đơn giản và dễ dàng trong quản lý vận hành và địa phương có thể hỗ trợ về mặt tổ chức.

Yếu tố phù hợp còn phải kể đến khả năng cung ứng vật tư vật liệu xử lý, các loại đường ống, linh kiện thiết bị... tại địa phương. Tính phù hợp của công nghệ còn phải được đánh giá qua khả năng sửa chữa và bảo hành tại chỗ và trong nước.

Các loại vi sinh vật được sử dụng trong công nghệ xử lý thích hợp với điều kiện Việt Nam: nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều,... Như vậy, các đô thị các cấp khác nhau và ở các vùng sinh thái khác nhau có thể chấp nhận các công nghệ XLNT không như nhau.

Khả năng được người sử dụng chấp nhận, ủng hộ và đảm bảo sự tham gia cho tất cả các nhóm người từ giàu đến nghèo. Công nghệ lựa chọn đảm bảo cho giá thành XLNT trong đó có tính đến cả thuế, phí bảo vệ môi trường,… phù hợp với khả năng chi trả của người sử dụng dịch vụ. Dịch vụ XLNT không phải là gánh nặng kinh tế của hiện tại và tượng lai của đối tượng đấu nối nước thải tại địa phương.

d. Điều kiện hoạt động của công trình và thiết bị

Đặc tính của công nghệ XLNT được xem xét theo các yếu tố như: Số lượng và chủng loại trang thiết bị, điều kiện và chế độ vận hành (tự động, bán tự động, thủ công,...) và tính linh động của công nghệ. Để công trình và thiết bị hoạt động ổn định thì:

- Các công trình và thiết bị vận hành không phức tạp;
- Các thiết bị, linh kiện dễ thay thế và dễ tìm kiếm trên thị trường;
- Hoạt động của công trình đảm bảo yêu cầu môi trường.
Các dây chuyền công nghệ được đánh giá có tính phù hợp cao khi tỷ lệ cấu kiện. linh kiện, thiết bị và đường ống sản xuất trong nước lớn.

e. Thích ứng với các tác động bất lợi của BĐKH và thay đổi yếu tố đầu vào

Tính thích ứng với các tác động của BĐKH của các công trình trong NMXLNT thể hiện như sau. Các công trình có khả năng phòng chống việc xâm nhập mặn khi xảy ra triều cường, mưa lớn, có khả năng xử lý thích ứng với việc biến thiên hàm lượng BOD, SS,... trong nước thải cũng như có khả năng chống lại oxy hóa vật liệu cao...Nhà máy phải đặt ở nơi có có địa hình cao, các công trình có thể làm việc ổn định trong điều kiện hàm lượng muối gia tăng. NMXLNT có công trình phòng ngừa sự cố, có khả năng trữ nước trong thời gian dài,nhất là ở những vùng dễ bị tác động của yếu tố BĐKH và NBD.Hiện nay trong QCVN 07- 02/2015/BXD về thoát nước đô thị chưa quy định cụ thể liên quan đến chống ngập lụt cho các công trình và thiết bị XLNT. Tuy nhiên có thể tham khảo tiêu chuẩn một số nước, cho vấn đề này thấy rằng, các công trình và các thiết bị cơ điện của nhà máy XLNT được thiết kế và lắp đặt đảm bảo chống ngập với các cơn mưa lũ tần suất 100 năm và nhà máy phải hoạt động bình thường với các trận mưa tần suất tính toán nhỏ hơn 25 năm.

Trong trường hợp các đối tượng đấu nối nước thải vào HTTN tập trung có các sự cố mà chất lượng nước thải không đảm bảo quy định, các công trình của NMXLNT có thể tiếp nhận lượng nước thải này trong một thời gian nhất định để xử lý.

f. An toàn và thân thiện môi trường

Có 3 tiêu chí về môi trường được xem xét là:

- An toàn môi trường. Tiêu chí an toàn môi trường được xác định theo khía cạnh là các công trình XLNT không gây mùi hôi và ô nhiễm môi trường không khí xung quanh. Các thiết bị hoạt động không gây ồn, rung. Các công trình XLNT phải hoạt động an toàn, ít bị sự cố và bị rò rỉ nước thải và giảm nguy cơ gây ô nhiễm đất, nguồn nước ngầm và nước mặt trong khu vực. Trong quá trình XLNT lượng hoá chất sử dụng, đặc biệt là các loại hoá chất dễ gây tổn hại đến hệ sinh thái, phải được hạn chế đến mức tối đa. Sự phát sinh các chất thải thứ cấp như mùi hôi, bùn cặn… phải ít nhất.

-Thân thiện môi trường. Các công trình XLNT có tính đệm cao. Nhà máy/ trạm XLNT bố trí xa khu dân cư và các vùng sinh thái nhạy cảm, tận dụng được các điều kiện tự nhiên đểtăng cường làm sạch nước thải, hạn chế phát tán mùi hôi và tiếng ồn,...Khi xây dựng hệ thống XLNT theo công nghệ lựa chọn, chất lượng vệ sinh và sức khoẻ của cộng đồng khu vực sử dụng dịch vụ được nâng cao, cảnh quan môi trường được cải thiện. Quy hoạch cây xanh, hệ thống đường nội bộ và cổng ra vào hợp lý, không ách tắc giao thông,….

- Điều kiện vệ sinh lao động. Sự an toàn của dây chuyền công nghệ XLNT còn phải tính đến điều kiện vệ sinh và điều kiện lao động trong trạm đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh do Bộ Y tế ban hành. Các sự cố cháy nổ, dò rỉ hóa chất,... phải được ngăn ngừa đến mức tối đa. Các công trình trong nhà máy XLNT bố trí hợp lý tạo điều kiện vận hành bảo dưỡng thuận lợi các công trình.

3. Phương pháp đánh giá tính bền vững của nhà máy XLNT đô thị theo các tiêu chí đề xuất

Theo mục tiêu và nguyên tắc tiếp cận XLNT thì các tiêu chí có liên quan đến sức khỏe cộng đồng và chất lượng vệ sinh môi trường được ưu tiên hàng đầu. Tùy theo điều kiện cụ thể và các thông tin sẵn có mà các tiêu chí sẽ được đánh giá có mức độ quan trọng và ưu tiên khác nhau. Các tiêu chí để đánh giá công nghệ XLNT thường được lượng hóa theo các trọng số hoặc điểm chấm trên cơ sở kết quả xử lý số liệu từ các tham vấn theobảng sau đây.

Bảng 1. Bảng tham vấn các chuyên gia trong lĩnh vực thoát nước và XLNT đô thị để xây dựng các trọng số và bảng điểm đánh giá tính bền vững của nhà máy XLNT đô thị
 


Phương pháp đề xuất là phương pháp cho điểm có trọng số. Nội dung của phương pháp này là cho điểm từng tiêu chí để đánh giá mức độ bền vữngcủa NMXLNT. Ở đây cần phân tích mức độ quan trọng của từng tiêu chí. Trước khi cộng điểm của các tiêu chí phải nhân số điểm với các hệ số thể hiện mức độ quan trọng của từng tiêu chí.

Tổng điểm của tất cả các nhóm tiêu chí được xác định theo công thức:

Trong đó:

E là điểm tổng hợp thể hiện mức độ phù hợp của tất cả các tiêu chí;
V1, V2,…VFlà giá trị điểm mức độphù hợp của nhóm tiêu chí 1,2,…., F;
Wi, Wj,… Wk là trọng số của tiêu chí thứ i,…., k của các nhóm tiêu chí 1,2…., F;
n, m,…l là tổng các tiêu chí của các nhóm tiêu chí 1,2…., F.
Các giá trị V và W được xác định theo mức bền vững (quan trọng) của các nhóm tiêu chí và các tiêu chí trong từng nhóm. Tổng trọng số trong từng nhóm không lớn hơn 1 và tổng số điểm trong tất cả các nhóm tiêu chí là 100.

Trong 6 tiêu chí được phân tích và trình bày ở trên, 2 (hai) tiêu chí tối quan trọng và cần thiết là NMXLNT phải hoạt động đúng công suất và hiệu quảvà có chi phí vận hành bảo trì thấp,… Cách đánh giá sự bền vững của NMXLNT theo bảng tiêu chí Bảng 1được đề xuất như sau:

Điều kiện thứ nhất: NMXLNT được xem xét có bền vững hay không khi nhóm tiêu chí 1 phải đạt trên 25 điểm (với nguồn xả thải loại B1 trở lên), tiêu chí 2 phải đạt trên 15 điểm.
Điều kiện thứ hai: khi tổng điểm trên 65 điểm thì nhà máy hoạt động bền vững; khi tổng điểm từ 50 đến 65 điểm thì cần tăng cường các giải pháp kiểm soát trong quá trình hoạt động của nhà máy và khi tổng điểm dưới 50 điểm thấy rằng hoạt động của nhà máy sẽ không bền vững. Tuy nhiên cũng tùy từng địa phương và công suất của NMXLNT đô thị mà đề xuất các giá trị của điều kiện cần cũng như lựa chọn trọng số W cho hợp lý.

Kết luận

NMXLNT đô thị cần phải ổn định và bền vững trong suốt thời gian hoạt động theo mục tiêu trong dự án đầu tư. Các tiêu chí để đánh giá tính bền vững của một nhà máy XLNT đô thị tập trung là: Đảm bảo công suất và hiệu quả xử lý nước thải theo thiết kế; Công nghệ XLNT phù hợp điều kiện địa phương; Chi phí vận hành và bảo trì phù hợp; Điều kiện vận hành công trình và thiết bị ổn định; Chịu được các tác động bất lợi của BĐKH và thay đổi yếu tố đầu vào và Đảm bảo an toàn và thân thiện môi trường. Tính bền vững của NMXLNT đô thị được đánh giá định lượng bằng cách theo cho điểm theo tiêu chí. Từ tổng điểm thu được có thể đánh giá được sự hoạt động của NMXLNT: hoạt động bền vững theo đúng mục tiêu của dự án đầu tư, hoạt động bền vững với sự kiểm soát chặt chẽ trong quá trình vận hành và bảo trì và nhà máy sẽ không hoạt động được ổn định trong quá trình vận hành./.
PGS. TS Trần Đức Hạ
ThS.Đỗ Thị Minh Hạnh
Trường Đại học Xây dựng

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nghị định 80/2014/NĐ-CP ngày 06 /8/2014 của Chính phủ về thoát nước và xử lý nước thải
2. Trần Đức Hạ. Báo cáo đề tài NCKH cấp Bộ Xây dựng: Nghiên cứu đề xuất các yếu tố lựa chọn công nghệ xử lý nước thải đô thị thích hợp cho các vùng miền của Việt Nam(mã số: 58-15). Hà Nội, 2016.
3. Tổng cục Môi trường. Hướng dẫn đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải và giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải đối với ngành Chế biến thuỷ sản, Dệt may, Giấy và bột giấy. Hà Nội, 2007.
4. Sarmento, V..Low-cost sanitation improvement in poor communities: conditions for physical sustainability. PhD Thesis. University of Leeds, Leeds, UK, 2001.

Bài viết cùng chuyên mục

Tạp chí CTN online
Báo Môi trường và đô thị
Quảng cáo trang con [vị trí 02]