Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái quát về thoát nước và nước thải sinh hoạt 1. Khái quát về thoát nước Thoát nước được hiểu bao gồm: Thoát nước mưa, thoát nước thải sản xuất, thoát nước thải sinh hoạt, thoát nước thải hỗn hợp. Quá trình đô thị hóa đã gây những tác động xấu đến quá trình thoát nước tự nhiên: dòng chảy tự nhiên bị thay đổi, quá trình lưu giữ tự nhiên dòng chảy bằng các thảm thực vật và đất bị mất đi, thay vào đó là những bề mặt phủ không thấm nước như mái nhà, bê tông, đường nhựa, làm tăng lưu lượng dòng chảy bề mặt.
Những dòng chảy này thường bị ô nhiễm do rác, bùn đất và các chất bẩn khác rửa trôi từ mặt đường. Lượng nước và cường độ dòng chảy tăng tạo nên sự xói mòn và lắng bùn cặn. Tất cả những yếu tố này gây những tác động xấu đến môi trường, úng ngập, ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới nước. Ở Việt Nam, cho đến nay, đã có khoảng 760 đô thị.
Tỷ lệ các hộ đấu nối vào mạng lưới thoát nước đô thị nhiều nơi còn rất thấp. Các tuyến cống được xây dựng và bổ sung chắp vá, có tổng chiều dài ngắn hơn nhiều so với chiều dài đường phố, ngõ xóm. Nhiều tuyến cống có độ dốc kém, bùn cặn lắng nhiều, không ngăn được mùi hôi thối. Nhiều tuyến cống lại không đủ tiết diện thoát nước hay bị phá hỏng, xây dựng lấn chiếm, gây úng ngập cục bộ.
Úng ngập thường xuyên xảy ra nhiều nơi về mùa mưa. Nước thải nhà vệ sinh phần lớn chảy qua bể tự hoại rồi xả ra hệ thống thoát nước chung tới kênh, mương, ao hồ tự nhiên hay thấm vào đất. Nước xám và nước mưa chảy trực tiếp ra nguồn tiếp nhận. Mới chỉ có gần 10% nước thải đô thị được xử lý.
Ở nhiều khu đô thị mới, mặc dù nước thải sinh hoạt đã được tách ra khỏi nước mưa từ ngay trong công trình, nhưng do sự phát triển không đồng bộ và sự gắn kết kém với hạ tầng kỹ thuật khu vực xung quanh, nên khi ra đến bên ngoài, các loại nước thải này chưa được xử lý, lại đấu vào một tuyến cống chung, gây ô nhiễm và lãng phí. Ngoài n 5 ra, cốt san nền của nhiều khu đô thị, đường giao thông và các khu vực lân cận không được quản lý thống nhất, nên gây tác động tiêu cực, ảnh hưởng lẫn nhau. Phí thoát nước hay phí bảo vệ môi trường do nước thải quá thấp, không đủ trang trải chi phí quản lý. Biến đối khí hậu cũng đang ngày càng trở thành những thách thức rất lớn đối với công tác quy hoạch đô thị và xây dựng các hệ thống hạ tầng kỹ thuật, nhất là ở các đô thị ven biển.
Theo nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới năm 2008, đến năm 2050, mực nước biển ở Việt Nam sẽ dâng cao thêm 30 cm. Biến đổi khí hậu còn dẫn đến những hệ quả như lượng mưa tăng, chế độ thủy văn đô thị trái với quy luật. ảnh hưởng lớn đến việc thu gom và tiêu thoát nước thải, nước bề mặt [1]. Các hệ thống thoát nước truyền thống thường được thiết kế để vận chuyển nước mưa ra khỏi nơi phát sinh càng nhanh càng tốt.
Chi phí cho xây dựng và vận hành, bảo dưỡng các đường cống thoát nước thường rất lớn, trong khi công suất của chúng lại chỉ có giới hạn và không dễ nâng cấp. Cách làm này dẫn đến nguy cơ ngập lụt, xói mòn đất và ô nhiễm ở vùng hạ lưu tăng. Việc dẫn dòng chảy bề mặt đi xa và thải còn làm mất khả năng bổ cập tại chỗ cho các tầng nước ngầm quý giá. Phát hiện và khắc phục những tồn tại trên, gần đây, người ta đã nghiên cứu và áp dụng các giải pháp kỹ thuật thay thế, theo phương thức tiếp cận mới: hướng tới việc duy trì những đặc thù tự nhiên của dòng chảy về dung lượng, cường độ và chất lượng; kiểm soát tối đa dòng chảy từ nguồn, giảm thiểu tối đa những khu vực tiêu thoát nước trực tiếp, lưu giữ nước tại chỗ và cho thấm xuống đất, đồng thời kiểm soát ô nhiễm.
Đó chính là những nguyên lý của SUDS (Sustainable Urban Drainage System). Cách tiếp cận của thoát nước mưa bền vững SUDS là thoát chậm, không phải thoát nhanh, để tránh lượng mưa tập trung lớn trong thời gian ngắn. Tiết diện cống sẽ khó có thể đáp ứng nếu lượng mưa lớn, tốn kém mà nước vẫn tràn cống, gây ngập đường, lụt nhà. Vì vậy, phải tổ chức thoát nước n 6 mưa, kết hợp các biện pháp khác nhau một cách đồng bộ, sao cho dòng chảy được tập trung chậm.
Sử dụng các hồ điều hòa trên diện tích thu gom và truyền dẫn nước mưa để lưu giữ nước là một cách làm phổ biến. Bên cạnh đó, sử dụng bản thân diện tích bề mặt của thành phố, tăng cường việc cho nước mưa thấm tự nhiên xuống đất qua các thảm cỏ xanh, đồng thời cải tạo cảnh quan và điều hòa tiểu khí hậu. Trong trường hợp khả năng kiểm soát dòng chảy tại chỗ bị hạn chế, thì có thể phân tán dòng chảy theo các lưu vực nhỏ, dẫn nước đi bằng những giải pháp như sử dụng kênh mương hở và nông, lưu giữ nước mưa trong những hồ chứa và cho thấm xuống đất ở những khu vực thích hợp. Để ngăn ngừa và kiểm soát ô nhiễm, có thể áp dụng những giải pháp xử lý tại chỗ trong bãi đất thấm, hồ lắng, bãi lọc trồng cây… Ngành thoát nước và xử lý nước thải Việt Nam đang trong quá trình phát triển.
Tuy nhiên, hiện tại ngành thoát nước và xử lý nước thải đang phải đối mặt với nhiều thách thức. Hệ thống thoát nước đầu tư qua nhiều thời kỳ khác nhau vẫn chưa hoàn chỉnh và thiếu đồng bộ; Nước thải chưa được xử lý thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận gây ô nhiễm nặng nề; Tỷ lệ xử lý nước thải tập trung còn rất thấp; Hiện tượng gây ngập úng ô nhiễm môi trường ở các đô thị lớn vẫn thường xuyên xảy ra…. Sự thiếu hụt về tài chính, những bất cập trong chính sách, năng lực quản lý vận hành còn hạn chế, chưa kể đến biến đổi khí hậu ngày càng rõ rệt gây ra những hậu quả khôn lường. Đó là những thách thức rất lớn đối với ngành thoát nước và xử lý nước thải của Việt Nam.
Bởi vậy, Chính phủ Việt Nam cũng đã khẳng định mối quan tâm và cam kết của mình trong việc thực hiện định hướng phát triển bền vững trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. Chính phủ đã ra nhiều chính sách, chương trình, giải pháp, ban hành định hướng phát triển thoát nước đô thị, khu công nghiệp Việt Nam đến năm 2025 và tầm nhìn đến năm 2050 [1]. Các đô thị lớn như ở thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, tình trạng ngập úng ngày càng trở nên trầm trọng đang là bài toán nan giải của các cơ quan chức năng. Mặc dù các đô thị này có các công ty quản lý hệ thống thoát nước nhưng n 7 do tốc độ đô thị hóa phát triển nhanh, hệ thống thoát nước cũ, mức độ đầu tư tuy lớn nhưng thiếu đồng bộ nên hiệu quả thoát nước rất thấp.
Thoát nước thải sinh hoạt ở các khu dân cư, khu đô thị hiện tại chủ yếu có các loại hình [5]: i) Thoát nước thải sinh hoạt chung với nước mưa, nước sản xuất: Nước mưa, nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất… được thu gom, vận chuyển trong cùng một hệ thống cống thoát nước và xả trực tiếp ra nguồn tiếp nhận. + Ưu điểm: - Tổng chiều dài đường ống nhỏ do chỉ phải xây dựng một hệ thống ống cống thoát nước chung cho cả nước mưa và nước thải; - Chi phí xây dựng và quản lý vận hành rẻ. + Nhược điểm - Hệ thống không hoạt động hết công suất vào mùa khô nên hiệu suất đầu tư kém, khó đạt hiệu quả như mong muốn. - Không đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trường do nước thải không được thu gom và làm sạch trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.
ii) Nước thải sinh hoạt được tách và thu gom riêng để đưa về các Nhà máy/Trạm xử lý cục bộ hay tập trung. Hệ thống này sẽ bao gồm 02 hệ thống thoát nước riêng biệt: - Hệ thống thoát nước bẩn: Tất cả các loại nước thải bẩn (nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất…) cùng chảy vào hệ thống cống dẫn sau đó được làm sạch ở các nhà máy xử lý trước khi đổ ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ…); - Hệ thống thoát nước mưa: Có hệ thống cống dẫn và các hố thu nước mưa riêng biệt và đưa thẳng ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ…) không qua xử lý. + Ưu điểm: - Đảm bảo vệ sinh tốt nhất trong tất cả các kiểu hệ thống thoát nước vì toàn bộ nước bẩn được thu gom và làm sạch ở các nhà máy xử lý trước khi xả ra nguồn tiếp nhận; n 8 - Công suất các trạm bơm chuyển tiếp và công suất nhà máy xử lý nước thải nhỏ. - Mạng lưới đường ống cống thoát nước thải thường xuyên sử dụng hết công suất và có chế độ thủy lực tương đối ổn định giữa các mùa trong năm, giảm cặn lắng trong mạng lưới đường ống.
+ Nhược điểm - Tại khu vực trung tâm, các khu phố cũ, mặt cắt đường hẹp, việc tổ chức mạng lưới cống thu gom nước thải gặp rất nhiều khó khăn; - Tổng chiều dài đường ống lớn nên chi phí xây dựng và quản lý vận hành cao; - Phải xây dựng nhiều trạm bơm chuyển bậc cho hệ thống thoát nước thải; - Không thu gom và xử lý được lượng nước mưa đợt đầu bị nhiễm bẩn và nước rửa đường phố. iii) Hệ thống thoát nước nửa riêng Toàn bộ nước thải sinh hoạt, nước mưa cùng chảy vào hệ thống cống dẫn chung. Trước khi đổ ra nguồn tiếp nhận, nước thải được tách ra bởi giếng tách nước (giếng tràn). Tại giếng tràn này nước được tách ra làm 02 phần chảy theo hai loại cống riêng: cống dẫn nước thải đến khu xử lý, cống dẫn nước mưa có pha lẫn nước thải với nồng độ cho phép đổ ra nguồn tiếp nhận.
Khi không có mưa, nước thải chảy theo cống dẫn nước thải tới nhà máy xử lý. Khi có mưa: thời gian đầu trận mưa, lưu lượng nước mưa còn nhỏ và nồng độ chất bẩn trong hỗn hợp nước thoát cao, nước mưa và nước thải theo cống dẫn đến nhà máy xử lý. Thời gian sau của trận mưa, lượng nước mưa lớn, nồng độ chất bẩn trong hỗn hợp nước thoát nhỏ, hỗn hợp nước thải được pha loãng với nước mưa dẫn thẳng ra nguồn tiếp nhận không qua các công trình xử lý.