Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại khu vực Tây Nguyên đang đặt ra những thách thức lớn đối với công tác bảo vệ môi trường, đặc biệt là quản lý nguồn nước. Thành phố Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk với tổng diện tích tự nhiên 37.718 ha và 21 đơn vị hành chính trực thuộc, giữ vai trò đô thị hạt nhân của toàn vùng. Dân số đô thị của thành phố chiếm gần 65% trên tổng số hơn 331.262 người năm 2010 và được dự báo tăng nhanh lên mức 500.841 người vào năm 2020. Sự gia tăng dân số cùng hoạt động dịch vụ, thương mại đã làm phát sinh khối lượng lớn nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý triệt để, gây áp lực nặng nề lên hệ thống sông suối tiếp nhận như suối Ea Tam, Ea Nuôl, Ea Nao và thượng nguồn sông Sêrêpốk.

Mặc dù thành phố đã được đầu tư xây dựng dự án thoát nước và vệ sinh môi trường giai đoạn 1 từ năm 2001 đến năm 2007 với tổng vốn 265 tỷ đồng do Chính phủ Đan Mạch và Việt Nam đồng tài trợ, công trình mới chỉ phục vụ diện tích khoảng 196 ha khu vực trung tâm. Thực tế vận hành cho thấy nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt công suất thiết kế 8.125 m3/ngày đêm chỉ mới hoạt động khoảng 1/3 công suất, trong khi nhiều khu dân cư ngoại vi vẫn hoàn toàn chưa có hệ thống thu gom đồng bộ.

Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá toàn diện hiện trạng hệ thống thoát nước, phân tích cơ chế phối hợp giữa các bên liên quan, dự báo lưu lượng tải lượng ô nhiễm đến năm 2020 và 2025, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật, kinh tế và chính sách quản lý bền vững. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn quan trọng, giúp chính quyền đô thị nâng cao tỷ lệ thu gom nước thải đạt trên 80%, giải quyết triệt để tình trạng ngập úng cục bộ và cải thiện chất lượng môi trường sống cho cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) và nguyên tắc kinh tế môi trường về việc người gây ô nhiễm phải trả chi phí xử lý. Mô hình phân tích tập trung vào chuỗi giá trị quản lý nước thải đô thị từ nguồn phát sinh, mạng lưới thu gom, trạm xử lý trung tâm đến nguồn xả thải tiếp nhận.

Các khái niệm chuyên ngành cốt lõi được vận dụng bao gồm: hệ thống thoát nước riêng biệt thu gom độc lập nước mưa và nước thải sinh hoạt; hệ thống hồ sinh học ổn định nước thải nhiều bậc gồm hồ kỵ khí, hồ tùy tiện và hồ làm thoáng; cùng công nghệ màng sinh học chuyển động MBBR kết hợp lọc đĩa tự động.

Khung pháp lý tham chiếu xuyên suốt nghiên cứu gồm Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13, Luật Đất đai số 45/2013/QH13, Nghị định số 80/2014/NĐ-CP của Chính phủ về thoát nước và xử lý nước thải, Thông tư số 04/2015/TT-BXD, Quyết định số 249/QĐ-TTg về điều chỉnh quy hoạch chung thành phố Buôn Ma Thuột đến năm 2025, cùng các tiêu chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT và quy chuẩn chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tích hợp chuỗi phương pháp khoa học liên ngành nhằm đảm bảo độ tin cậy của các số liệu thu thập:

Nguồn dữ liệu quan trắc hiện trạng môi trường giai đoạn 2011 - 2015 do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Đắk Lắk thực hiện được đối chiếu cùng kết quả lấy mẫu đợt quan trắc chuyên sâu vào tháng 4/2017. Cỡ mẫu nghiên cứu thực địa bao gồm 10 vị trí mẫu nước mặt đại diện trên 7 dòng suối tiếp nhận chính (suối Ea Sir, Ea Tam, Ea Kduren, Đốc Học, Ea Nuôl, Ea Nao) trải dài từ thượng nguồn, khu vực đô thị hóa cao đến vùng hạ lưu. Các mẫu nước được thu thập và bảo quản nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-1:2011.

Phương pháp khảo sát xã hội học được thực hiện thông qua phiếu điều tra hộ gia đình kết hợp phỏng vấn sâu đại diện các cơ quan quản lý nhà nước và đơn vị vận hành trực tiếp là Công ty TNHH MTV Đô thị và Môi trường Đắk Lắk. Lý do lựa chọn kết hợp phân tích phòng thí nghiệm và khảo sát thực địa nhằm phản ánh chính xác tương quan giữa cơ sở hạ tầng kỹ thuật với hành vi xả thải của người dân.

Dữ liệu định lượng được tổng hợp, xử lý trên phần mềm thống kê để dự báo tải lượng ô nhiễm theo hướng dẫn hệ số phát thải của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO 1993) với định mức cấp nước sinh hoạt 120 - 180 lít/người/ngày. Cuối cùng, phương pháp phân tích ma trận SWOT được áp dụng để xác định điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức của hệ thống thể chế hiện hành.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã chỉ ra 3 phát hiện trọng tâm về hiện trạng hạ tầng và chất lượng môi trường nước:

Thứ nhất, hiệu suất vận hành hệ thống thu gom và xử lý nước thải tập trung còn ở mức rất thấp. Nhà máy xử lý nước thải Thành Nhất quy mô mặt bằng 36,36 ha có công suất thiết kế giai đoạn 1 là 8.125 m3/ngày đêm phục vụ khoảng 65.000 dân, nhưng thực tế mới chỉ tiếp nhận khoảng 3.140 m3/ngày đêm (tương đương 38,6% công suất). Hệ thống mới chỉ đấu nối được khoảng 4.500 hộ dân (khoảng 25.200 nhân khẩu), đạt khoảng 64,3% so với mục tiêu ban đầu là 7.000 hộ gia đình.

Thứ hai, chất lượng môi trường nước mặt tại các suối đô thị ghi nhận tình trạng suy thoái rõ rệt từ thượng lưu về hạ lưu. Kết quả phân tích 10 mẫu nước mặt cho thấy: tại khu vực thượng nguồn, chỉ số BOD5 dao động từ 6,9 đến 8,3 mg/l và COD từ 13,7 đến 16,4 mg/l; tuy nhiên khi chảy qua khu vực dân cư tập trung, nồng độ các chất ô nhiễm tăng đột biến. Cụ thể, hàm lượng BOD5 tại hạ lưu suối Ea Nuôl và suối Ea Nao đạt mức 18,0 mg/l và 17,9 mg/l (vượt giới hạn Cột A2 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT tới 3 lần). Chỉ số COD tại suối Ea Nao lên tới 35,2 mg/l (vượt 2,34 lần quy chuẩn cho phép). Chỉ số vi sinh Coliform tại nhiều điểm đạt mức 7,5x10^3 MPN/100ml, vượt ngưỡng an toàn cho mục đích sinh hoạt và tưới tiêu.

Thứ ba, dự báo tải lượng chất ô nhiễm phát sinh tăng nhanh chóng theo đà tăng dân số. Đến năm 2020, với dân số 500.841 người, tổng lượng nước thải sinh hoạt phát sinh toàn thành phố ước tính đạt trên 50.000 m3/ngày đêm, kéo theo tải lượng BOD5 chưa xử lý xả ra môi trường khoảng 22,5 đến 27 tấn/ngày đêm và tải lượng COD khoảng 36 đến 51 tấn/ngày đêm nếu không mở rộng hạ tầng xử lý kịp thời.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự chênh lệch lớn giữa công suất thiết kế và lưu lượng nước thải thực tế là do hệ thống mạng lưới đường ống cấp 2 và cấp 3 chưa được đầu tư đồng bộ. Nhiều khu vực có địa hình chia cắt mạnh với cao độ nền chênh lệch từ +390m đến +560m khiến việc thu gom tự chảy gặp khó khăn. Tình trạng rò rỉ nước ngầm vào các tuyến cống hộp bê tông cũ làm loãng nồng độ chất hữu cơ đầu vào nhà máy, trong khi các hộ dân ngoại vi vẫn sử dụng bể tự hoại thấm trực tiếp vào tầng đất ngầm.

Khi thảo luận kết quả, diễn biến chất lượng môi trường nước suối qua các năm 2011 - 2015 có thể được minh họa trực quan qua biểu đồ đường xu hướng cho các thông số BOD5, COD, TSS và bảng tổng hợp ma trận tương quan giữa lượng mưa theo mùa với nồng độ chất rắn lơ lửng. Điều kiện khí tượng của Buôn Ma Thuột phân hóa thành 2 mùa rõ rệt, trong đó mùa mưa tập trung từ 80% đến 90% lượng mưa cả năm (đạt đỉnh 378,6 mm vào tháng 9), tạo dòng chảy tràn rửa trôi cuốn theo lượng lớn rác thải và chất hữu cơ xuống lòng suối, làm giảm hàm lượng oxy hòa tan DO và gây ngập úng cục bộ.

So sánh với các nghiên cứu quản lý nước thải tại một số đô thị miền núi khác cho thấy giải pháp xử lý bằng chuỗi hồ sinh học tự nhiên rất kinh tế nhưng cần bổ sung thêm các công đoạn tuyển nổi và màng lọc giá thể di động để bảo đảm nước đầu ra đạt quy chuẩn xả thải loại A trong điều kiện phụ tải tăng cao.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện công tác quản lý và xử lý nước thải sinh hoạt trên địa bàn thành phố Buôn Ma Thuột đến năm 2025, tác giả đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

Thứ nhất, hoàn thiện quy hoạch và nâng cấp công nghệ xử lý kỹ thuật. Đẩy nhanh tiến độ dự án giai đoạn 2 để mở rộng công suất nhà máy xử lý nước thải từ 8.125 m3/ngày đêm lên 14.125 m3/ngày đêm (tăng thêm 6.000 m3/ngày đêm). Lắp đặt bổ sung cụm module bể MBBR kết hợp bể lọc đĩa tự động rửa ngược giúp tiết kiệm 20% nước rửa lọc, đảm bảo toàn bộ nước thải đầu ra đạt Cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT trước khi xả ra suối Ea Kdruen. Đơn vị chủ trì thực hiện là Ban Quản lý dự án thành phố phối hợp cùng DAKUMECO, hoàn thành trong giai đoạn 2018 - 2022.

Thứ hai, mở rộng mạng lưới thu gom và đấu nối hộ gia đình. Triển khai thi công đồng bộ tuyến ống nhánh cấp 2 và cấp 3 để thực hiện đấu nối bổ sung 8.390 hộ dân tại các phường trung tâm như Thắng Lợi, Tân Tiến, Tân Lập, Tự An. Phấn đấu nâng tỷ lệ bao phủ dịch vụ thu gom đạt trên 80% diện tích đô thị vào năm 2025.

Thứ ba, cải cách cơ chế tài chính và giá dịch vụ thoát nước. Ủy ban nhân dân tỉnh Đắk Lắk và Sở Tài chính cần rà soát khung giá dịch vụ thu gom, xử lý nước thải theo Nghị định 80/2014/NĐ-CP, áp dụng lộ trình thu phí nước thải sinh hoạt gắn trực tiếp với hóa đơn nước sạch, đảm bảo bù đắp tối thiểu 75% chi phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) vào năm 2025.

Thứ tư, kiện toàn tổ chức quản lý và nâng cao nhận thức cộng đồng. Thiết lập cơ chế phối hợp liên ngành chặt chẽ giữa Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Xây dựng và Ủy ban nhân dân thành phố; triển khai chính sách hỗ trợ tài chính 50% chi phí đấu nối và phá dỡ hầm tự hoại cho các hộ nghèo; tăng cường tuyên truyền nâng cao ý thức phân loại rác tại nguồn và bảo vệ hành lang an toàn sông suối.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị học thuật và ứng dụng sâu rộng cho 4 nhóm đối tượng cụ thể:

Thứ nhất, các nhà hoạch định chính sách và cơ quan quản lý đô thị. Cán bộ thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Xây dựng, Ủy ban nhân dân thành phố Buôn Ma Thuột và các đô thị vùng Tây Nguyên có thể sử dụng các số liệu dự báo tải lượng và mô hình phân tích thể chế để xây dựng đề án quản lý nước thải, ban hành khung giá dịch vụ và lập quy hoạch hạ tầng thoát nước bền vững.

Thứ hai, các doanh nghiệp và đơn vị vận hành hạ tầng môi trường đô thị. Đội ngũ kỹ sư tại các công ty cấp thoát nước, công ty môi trường đô thị (như DAKUMECO) có thể khai thác sơ đồ công nghệ cải tiến kết hợp hồ sinh học với bể MBBR và lọc đĩa để áp dụng vào thực tế vận hành trạm xử lý nước thải địa hình đồi dốc.

Thứ ba, các nhà nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học. Giới học thuật chuyên ngành Chính sách công, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Đô thị có thể sử dụng bộ dữ liệu quan trắc 10 điểm suối và phương pháp tiếp cận đánh giá nhanh theo hệ số WHO để phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu so sánh.

Thứ tư, các tổ chức tài trợ phát triển quốc tế và tư vấn kỹ thuật. Các chuyên gia quản lý dự án ODA có thể tham khảo đánh giá thực tế về hiệu quả đầu tư dự án do Đan Mạch tài trợ tại Đắk Lắk nhằm rút ra bài học kinh nghiệm cho việc thiết kế các dự án thoát nước đô thị loại 1 và loại 2 tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Vì sao nhà máy xử lý nước thải Buôn Ma Thuột giai đoạn 1 chỉ vận hành được khoảng 38,6% công suất thiết kế? Trả lời: Nguyên nhân do mạng lưới đường ống thu gom cấp 2 và cấp 3 chưa được thi công khép kín đồng bộ, mới chỉ đấu nối được khoảng 4.500 hộ trong tổng số 7.000 hộ dự kiến. Thêm vào đó, địa hình đồi dốc phức tạp và thói quen xả thải trực tiếp vào hầm thấm của người dân khiến lưu lượng dẫn về nhà máy chỉ đạt 3.140 m3/ngày đêm so với thiết kế 8.125 m3/ngày đêm.

Câu hỏi 2: Công nghệ màng sinh học MBBR kết hợp lọc đĩa trong giai đoạn mở rộng mang lại ưu điểm gì? Trả lời: Công nghệ MBBR sử dụng các giá thể vi sinh chuyển động liên tục giúp tăng cường hiệu quả khử nitơ, amoni và chất hữu cơ trong không gian bể nhỏ gọn. Khi kết hợp với bể lọc đĩa tự động rửa ngược, hệ thống loại bỏ triệt để chất rắn lơ lửng, tiết kiệm 20% lượng nước rửa lọc và đưa chất lượng nước sau xử lý đạt chuẩn Cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT.

Câu hỏi 3: Nguồn nước mặt các suối tại thành phố Buôn Ma Thuột bị ô nhiễm nặng bởi những thông số nào? Trả lời: Các suối tiếp nhận chính như Ea Nuôl, Ea Nao, Ea Tam bị ô nhiễm chất hữu cơ và vi sinh nghiêm trọng khi chảy qua nội thị. Kết quả phân tích cho thấy nồng độ BOD5 đạt từ 13,2 đến 18,0 mg/l (vượt quy chuẩn Cột A2 đến 3 lần), COD đạt mức cao nhất 35,2 mg/l và Coliform lên tới 7,5x10^3 MPN/100ml do tiếp nhận nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý.

Câu hỏi 4: Địa hình tự nhiên của thành phố Buôn Ma Thuột ảnh hưởng thế nào đến việc thu gom nước thải? Trả lời: Thành phố có địa hình đồi lượn sóng với độ cao biến thiên từ +390m đến +560m và độ dốc tự nhiên từ 0 độ đến 15 độ, bị chia cắt sâu bởi hệ thống suối Ea Tam và Ea Nuôl. Địa hình này cho phép tận dụng độ dốc tự chảy rất tốt cho tuyến ống chính HDPE D700, nhưng lại gây khó khăn cho việc thu gom tại các vùng trũng thấp, đòi hỏi bố trí thêm trạm bơm chuyển tiếp.

Câu hỏi 5: Dự án mở rộng hệ thống thoát nước Buôn Ma Thuột giai đoạn 2 có cơ chế hỗ trợ tài chính như thế nào cho người dân? Trả lời: Để nâng cao tỷ lệ đấu nối hộ gia đình, dự án áp dụng cơ chế hỗ trợ tài chính 50% chi phí lắp đặt tuyến ống qua sàn nhà và phá dỡ hầm tự hoại cũ cho các hộ dân, đặc biệt ưu tiên các hộ chính sách và hộ nghèo. Mục tiêu giai đoạn 2 là đấu nối thêm 8.390 hộ gia đình, nâng tổng công suất xử lý lên mức 14.125 m3/ngày đêm.

Kết luận

Luận văn đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu thông qua 5 đóng góp khoa học và thực tiễn cốt lõi:

  • Đánh giá toàn diện hiện trạng mạng lưới thoát nước và chỉ rõ sự quá tải cục bộ tại các khu vực chưa được đầu tư hệ thống thu gom đồng bộ.
  • Phân tích hiện trạng vận hành nhà máy xử lý nước thải Thành Nhất, xác định nguyên nhân nhà máy chỉ mới khai thác khoảng 38,6% công suất thiết kế 8.125 m3/ngày đêm.
  • Cung cấp bộ số liệu quan trắc thực địa chuẩn xác tại 10 vị trí suối, chứng minh mức độ ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vượt quy chuẩn Cột A2 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT tại hạ lưu suối Ea Nuôl, Ea Nao.
  • Xây dựng mô hình dự báo chính xác tải lượng nước thải sinh hoạt phát sinh đến năm 2020 và 2025 với mức tăng tải lượng BOD5 lên tới 27 tấn/ngày đêm.
  • Đề xuất gói giải pháp công nghệ MBBR và bể lọc đĩa nâng công suất lên 14.125 m3/ngày đêm kết hợp cơ chế tài chính thu phí lũy tiến bền vững.

Đóng góp chính của luận văn là tạo lập cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy và khung chính sách thực tiễn phục vụ công tác quản lý môi trường nước tại thành phố Buôn Ma Thuột cũng như các đô thị cao nguyên trên toàn quốc. Lộ trình tiếp theo cần tập trung hoàn thành dự án mở rộng giai đoạn 2, đẩy mạnh đấu nối thêm 8.390 hộ dân trong giai đoạn 2018 - 2022 và hướng tới kiểm soát 100% nguồn thải sinh hoạt vào năm 2025. Các cấp chính quyền địa phương và nhà đầu tư cần sớm hiện thực hóa các khuyến nghị này để kiến tạo một không gian đô thị Buôn Ma Thuột văn minh, hiện đại và phát triển bền vững.