Tổng quan nghiên cứu

Nước thải sinh hoạt (NTSH) tại các cơ sở giam giữ (CSGG) thuộc Bộ Công an là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt tại các trại tạm giam có quy mô lớn như ở Đà Nẵng, Điện Biên và Thừa Thiên Huế. Theo ước tính, lượng nước thải phát sinh tại các trại tạm giam có thể lên đến hàng trăm mét khối mỗi ngày, ví dụ Trại tạm giam Đà Nẵng với lưu lượng khoảng 154 m³/ngày và Trại tạm giam Điện Biên khoảng 56 m³/ngày. Nước thải này chứa hàm lượng ô nhiễm cao với chỉ số BOD5 lên tới 250 mgO₂/L, COD 500 mgO₂/L, cùng các chất rắn lơ lửng và vi sinh vật gây bệnh, tiềm ẩn nguy cơ lây nhiễm các bệnh xã hội và truyền nhiễm.

Vấn đề xử lý nước thải tại các CSGG hiện nay còn nhiều hạn chế do hệ thống thu gom và xử lý chưa đồng bộ, nhiều nơi nước thải chưa qua xử lý đã thải trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá hiện trạng công nghệ xử lý nước thải tại một số trại tạm giam, từ đó đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý, phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của từng địa phương, đặc biệt là áp dụng cho Trại tạm giam Thừa Thiên Huế.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào ba trại tạm giam thuộc các tỉnh, thành phố có điều kiện tự nhiên và quy mô khác nhau, khảo sát từ năm 2018 đến 2019. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cải thiện chất lượng môi trường, giảm thiểu ô nhiễm và nguy cơ dịch bệnh, đồng thời làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng mới các trạm xử lý nước thải tại các CSGG trên toàn quốc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình xử lý nước thải sinh hoạt, bao gồm:

  • Lý thuyết xử lý sinh học nước thải: Áp dụng các quá trình hiếu khí và kỵ khí để phân hủy các chất hữu cơ, giảm BOD, COD, nitơ và phốtpho trong nước thải. Các công nghệ như bùn hoạt tính, bể lọc sinh học, bể SBR và bể UASB được nghiên cứu chi tiết.
  • Mô hình đánh giá công nghệ môi trường (EnTA và ETV): Sử dụng hệ thống tiêu chí kỹ thuật, kinh tế, môi trường và xã hội để đánh giá tính phù hợp và hiệu quả của công nghệ xử lý nước thải.
  • Khái niệm chính: Nước thải sinh hoạt, bùn hoạt tính, hiệu quả xử lý, tiêu chuẩn xả thải QCVN 14-MT:2015/BTNMT, hệ thống thu gom nước thải, công nghệ AO (Anoxic-Oxic), công nghệ cố định lớp vi sinh.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thứ cấp từ các báo cáo, tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn quốc gia và khảo sát thực địa tại ba trại tạm giam thuộc Đà Nẵng, Điện Biên và Thừa Thiên Huế.
  • Phương pháp phân tích: Lấy mẫu nước thải tổ hợp theo thời gian, phân tích các chỉ tiêu pH, BOD5, COD, SS, tổng nitơ, tổng phốt pho, coliform theo tiêu chuẩn TCVN và SMEWW. Sử dụng phương pháp đánh giá công nghệ theo thang điểm của Tổng cục Môi trường với 4 nhóm tiêu chí: kỹ thuật, kinh tế, môi trường và xã hội.
  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát thực địa và thu thập mẫu trong năm 2018, phân tích và đánh giá công nghệ trong năm 2019, đề xuất giải pháp và hoàn thiện luận văn trong cùng năm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Lưu lượng và đặc tính nước thải:

    • Trại tạm giam Đà Nẵng có lưu lượng nước thải khoảng 154 m³/ngày, Trại Điện Biên khoảng 56 m³/ngày.
    • Nước thải có nồng độ BOD5 trung bình 250 mgO₂/L, COD 500 mgO₂/L, SS 220 mg/L, tổng nitơ 40 mg/L, phốt pho 8 mg/L, pH dao động 6,8 - 7,6.
    • Lượng nước thải phát sinh chiếm khoảng 80% tổng lượng nước cấp, với sự dao động theo quy mô và số lượng phạm nhân.

  2. Hiện trạng công nghệ xử lý:

    • Các trạm xử lý nước thải tại Đà Nẵng và Điện Biên áp dụng công nghệ sinh học kết hợp bùn hoạt tính và lớp vi sinh bám dính (công nghệ AO và biofilm).
    • Hiệu quả xử lý đạt: BOD giảm 85-95%, nitơ tổng giảm 80-85%, phốt pho giảm 70-75%.
    • Hệ thống xử lý có cấu trúc bê tông cốt thép, thiết bị inox, vận hành ổn định nhưng còn hạn chế về tự động hóa và khả năng mở rộng.

  3. Đánh giá công nghệ theo tiêu chí kỹ thuật, kinh tế, môi trường và xã hội:

    • Điểm tổng hợp của các trạm xử lý đạt trên 70 điểm, thuộc nhóm công nghệ khuyến khích áp dụng theo tiêu chuẩn của Tổng cục Môi trường.
    • Tuy nhiên, một số điểm yếu như chi phí vận hành còn cao, nhân lực vận hành chưa đồng đều, và hệ thống thu gom nước thải tại một số trại còn xuống cấp.

  4. Tình trạng ô nhiễm và rủi ro môi trường:

    • Nước thải chưa qua xử lý hoặc xử lý không đạt chuẩn gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm và phát tán mầm bệnh.
    • Tỷ lệ khiếu kiện về ô nhiễm nước thải chiếm khoảng 6,5% số trại khảo sát.
    • Việc sử dụng nước thải chưa xử lý cho chăn nuôi và trồng trọt tiềm ẩn nguy cơ mất vệ sinh an toàn thực phẩm.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy công nghệ xử lý sinh học kết hợp bùn hoạt tính và lớp vi sinh bám dính là phù hợp với điều kiện nước thải sinh hoạt tại các CSGG, đặc biệt trong việc xử lý các chất hữu cơ và dinh dưỡng. Việc áp dụng công nghệ AO giúp giảm nitơ hiệu quả, phù hợp với yêu cầu bảo vệ môi trường hiện hành.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, hiệu quả xử lý của các trạm tại Đà Nẵng và Điện Biên tương đương hoặc cao hơn mức trung bình, chứng tỏ tính khả thi và ổn định của công nghệ. Tuy nhiên, các hạn chế về hệ thống thu gom, chi phí vận hành và nhân lực vận hành cần được cải thiện để nâng cao hiệu quả tổng thể.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu quả xử lý BOD, COD, nitơ và phốt pho trước và sau xử lý, cũng như bảng điểm đánh giá công nghệ theo từng tiêu chí để minh họa rõ ràng hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp hệ thống thu gom nước thải

    • Thực hiện sửa chữa, thay thế các tuyến cống thoát nước bị hư hỏng, nứt vỡ để tránh rò rỉ và ô nhiễm ngấm xuống đất.
    • Mục tiêu giảm thiểu nước thải chưa qua xử lý ra môi trường, hoàn thành trong vòng 12 tháng, do Ban quản lý CSGG phối hợp với đơn vị kỹ thuật thực hiện.

  2. Cải tiến công nghệ xử lý nước thải

    • Bổ sung hệ thống tự động hóa và giám sát vận hành để tăng hiệu quả xử lý và giảm chi phí nhân công.
    • Áp dụng công nghệ xử lý bùn thải hiệu quả hơn, giảm lượng bùn dư và chi phí xử lý bùn.
    • Thời gian thực hiện 18 tháng, do đơn vị tư vấn công nghệ và Ban quản lý trạm xử lý phối hợp.

  3. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân lực vận hành

    • Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành, bảo trì hệ thống xử lý nước thải cho cán bộ kỹ thuật và công nhân.
    • Mục tiêu đạt trình độ vận hành thành thạo trong vòng 6 tháng, do Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và Bộ Công an phối hợp thực hiện.

  4. Tăng cường kiểm soát và giám sát chất lượng nước thải

    • Thiết lập hệ thống lấy mẫu và phân tích định kỳ theo quy chuẩn QCVN 14-MT:2015/BTNMT để đảm bảo nước thải sau xử lý đạt chuẩn trước khi xả thải.
    • Thực hiện liên tục, do Ban quản lý CSGG và cơ quan môi trường địa phương phối hợp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý môi trường và Bộ Công an

    • Hỗ trợ xây dựng chính sách, quy chuẩn và hướng dẫn kỹ thuật xử lý nước thải tại các CSGG.
    • Use case: Lập kế hoạch đầu tư và nâng cấp hệ thống xử lý nước thải.

  2. Các đơn vị vận hành trạm xử lý nước thải tại CSGG

    • Nâng cao hiệu quả vận hành, bảo trì và cải tiến công nghệ xử lý nước thải.
    • Use case: Đào tạo nhân lực và áp dụng các giải pháp kỹ thuật mới.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật môi trường

    • Tham khảo mô hình nghiên cứu, phương pháp đánh giá công nghệ và kết quả thực nghiệm.
    • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu tiếp theo hoặc ứng dụng thực tế.

  4. Doanh nghiệp cung cấp công nghệ xử lý nước thải

    • Hiểu rõ yêu cầu, đặc điểm nước thải và điều kiện vận hành tại các CSGG để thiết kế sản phẩm phù hợp.
    • Use case: Tư vấn, thiết kế và cung cấp giải pháp công nghệ xử lý nước thải.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao nước thải tại các cơ sở giam giữ có mức độ ô nhiễm cao hơn so với nước thải sinh hoạt thông thường?
    Nước thải tại CSGG chứa nhiều chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh do mật độ người cao và tỷ lệ mắc bệnh xã hội lớn hơn gấp 10-20 lần so với dân cư bình thường, dẫn đến nồng độ BOD, COD và vi sinh vật gây bệnh cao hơn.

  2. Công nghệ xử lý sinh học AO có ưu điểm gì trong xử lý nước thải tại trại tạm giam?
    Công nghệ AO kết hợp quá trình thiếu khí và hiếu khí giúp loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho, giảm thiểu ô nhiễm và đáp ứng tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt.

  3. Làm thế nào để đánh giá tính phù hợp của công nghệ xử lý nước thải?
    Đánh giá dựa trên 4 nhóm tiêu chí: kỹ thuật, kinh tế, môi trường và xã hội, với thang điểm tổng hợp từ 0 đến 100, trong đó điểm kỹ thuật chiếm tỷ trọng cao nhất, đảm bảo công nghệ đáp ứng quy chuẩn và điều kiện thực tế.

  4. Những khó khăn chính trong vận hành hệ thống xử lý nước thải tại các trại tạm giam là gì?
    Bao gồm hệ thống thu gom nước thải xuống cấp, chi phí vận hành cao, thiếu nhân lực có trình độ chuyên môn và thiếu tự động hóa trong vận hành, gây ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.

  5. Giải pháp nào được đề xuất để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải tại các CSGG?
    Nâng cấp hệ thống thu gom, cải tiến công nghệ xử lý, đào tạo nhân lực vận hành, tăng cường giám sát chất lượng nước thải và áp dụng tự động hóa trong quản lý vận hành.

Kết luận

  • Đã xác định lưu lượng nước thải và đặc tính ô nhiễm tại các trại tạm giam Đà Nẵng và Điện Biên, với BOD5 trung bình 250 mgO₂/L và COD 500 mgO₂/L, mức độ ô nhiễm cao so với tiêu chuẩn.
  • Công nghệ xử lý sinh học kết hợp bùn hoạt tính và lớp vi sinh bám dính (AO và biofilm) được áp dụng hiệu quả, đạt tỷ lệ loại bỏ BOD 85-95%, nitơ tổng 80-85%, phốt pho 70-75%.
  • Hệ thống xử lý hiện tại có điểm đánh giá trên 70, thuộc nhóm công nghệ khuyến khích áp dụng, tuy nhiên còn tồn tại hạn chế về chi phí vận hành và nhân lực.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp hệ thống thu gom, cải tiến công nghệ, đào tạo nhân lực và tăng cường giám sát để nâng cao hiệu quả xử lý.
  • Khuyến nghị triển khai áp dụng các giải pháp tại Trại tạm giam Thừa Thiên Huế trong vòng 12-18 tháng, đồng thời mở rộng nghiên cứu cho các CSGG khác trên toàn quốc.

Call-to-action: Các cơ quan quản lý và đơn vị vận hành cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng, đồng thời thúc đẩy phát triển bền vững trong hệ thống cơ sở giam giữ.