Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa tại Việt Nam diễn ra với tốc độ nhanh chóng, nâng tổng số đô thị cả nước lên 755 đô thị với tỷ lệ đô thị hóa đạt 34,45%. Sự bùng nổ dân số cùng quá trình chuyển dịch kinh tế tạo ra áp lực nặng nề lên hạ tầng kỹ thuật môi trường, đặc biệt là bài toán thu gom và xử lý nước thải đô thị. Thành phố Bắc Giang là đô thị loại II nằm trong vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, hàng ngày phát sinh khối lượng nước thải sinh hoạt dao động từ 20.000 đến 30.000 m3/ngày đêm. Tuy nhiên, hệ thống thoát nước hiện hữu phần lớn là hệ thống cống chung xây dựng qua nhiều thời kỳ, khiến năng lực thu gom của mạng lưới chỉ đạt từ 70% đến 75% so với công suất thiết kế. Thêm vào đó, địa hình lòng chảo trũng thấp với cao độ nền xây dựng thấp hơn mực nước lũ sông Thương khiến nguy cơ ngập úng và ô nhiễm nước mặt diễn biến phức tạp.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện hiện trạng hệ thống tiêu thoát nước, khối lượng phát thải và công tác quản lý nước thải sinh hoạt tại thành phố Bắc Giang, từ đó xác định những điểm nghẽn hạ tầng và cơ chế vận hành để đề xuất hệ thống giải pháp nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường nước đô thị.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào không gian 7 phường trung tâm nội thành gồm Hoàng Văn Thụ, Lê Lợi, Mỹ Độ, Ngô Quyền, Thọ Xương, Trần Nguyên Hãn và Trần Phú, trong khung thời gian thực hiện từ tháng 05/2016 đến tháng 06/2017.

Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp bức tranh dữ liệu định lượng chính xác về tải lượng ô nhiễm phục vụ quy hoạch hạ tầng kỹ thuật. Đây là căn cứ quan trọng giúp chính quyền địa phương hoàn thiện chính sách, kiểm soát chất lượng nước xả thải ra lưu vực sông Thương và bảo vệ hệ thống 16 ao hồ cảnh quan đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết quản lý tài sản hạ tầng đô thị kết hợp với mô hình quản lý nước thải phân tán và tập trung. Quản lý nước thải tập trung là giải pháp thu gom quy mô lớn đưa về nhà máy đầu mối ngoại vi nhằm kiểm soát tối đa các thông số ô nhiễm, trong khi mô hình phân tán tận dụng các trạm xử lý cục bộ và bãi lọc ngập nước trồng cây xử lý tại chỗ cho các cụm dân cư độc lập.

Khung phân tích tích hợp mô hình ước tính tải lượng dòng chảy tràn đô thị của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ. Nghiên cứu vận dụng sâu sắc các khái niệm chuyên ngành then chốt bao gồm: Nhu cầu oxy sinh học (BOD5), Nhu cầu oxy hóa học (COD), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), Hệ thống thoát nước chung, và Hệ thống thoát nước riêng biệt. Cơ sở lý thuyết ghi nhận tỷ lệ đô thị có công trình xử lý nước thải đạt chuẩn trên toàn quốc chỉ đạt khoảng 5,3% đến 10%, phản ánh khoảng cách lớn giữa tốc độ cấp nước sinh hoạt đạt 120 lít/người/ngày và năng lực xử lý nước thải tương ứng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu sơ cấp và thứ cấp thu thập trong giai đoạn từ tháng 05/2016 đến tháng 06/2017. Cỡ mẫu điều tra xã hội học bao gồm 140 phiếu khảo sát, phân bổ đồng đều tại 7 phường nghiên cứu với cơ cấu mỗi phường gồm: 5 hộ gia đình, 5 hộ gia đình có kinh doanh, 5 cơ sở kinh doanh dịch vụ và 5 cơ sở sản xuất. Phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên được lựa chọn nhằm thu thập đầy đủ góc nhìn đa chiều của các đối tượng xả thải trực tiếp.

Chương trình quan trắc môi trường thực hiện lấy 5 mẫu nước thải sinh hoạt tại các trạm bơm tăng áp trung chuyển (số 1, 2, 4, 7) và trạm xử lý tập trung xã Tân Tiến, cùng 7 mẫu nước mặt tại các hồ điều hòa chính (Hồ Nhà Dầu, Kênh Châu Xuyên, Hồ Thọ Xương, Hồ Bánh Kẹo, Hồ Nguyễn Du, Hồ Tư Thục, Hồ Tỉnh Đội 3). Tần suất quan trắc gồm 2 đợt đại diện cho mùa mưa (tháng 7/2016) và mùa khô (tháng 2/2017). Quy trình lấy mẫu và bảo quản tuân thủ nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5994:1995 và TCVN 6663-1:2011.

Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm được tiến hành tại Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang dựa trên các tiêu chuẩn TCVN và SMEWW chuyên biệt. Lý do lựa chọn hệ thống phương pháp này là nhằm đảm bảo tính chuẩn xác và giá trị pháp lý khi so sánh kết quả quan trắc với Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải sinh hoạt (QCVN 14:2008/BTNMT) và Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN 08-MT:2015/BTNMT, Cột B1).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Mạng lưới tiêu thoát nước thành phố Bắc Giang có tổng chiều dài đường cống khoảng 91 km, vận hành cùng 7 trạm bơm tăng áp và 1 nhà máy xử lý nước thải tập trung tại xã Tân Tiến với công suất thiết kế 10.000 m3/ngày đêm. Tuy nhiên, công suất thực tế ghi nhận chỉ đạt khoảng 9.000 m3/ngày đêm và năng lực thu gom của toàn mạng lưới đạt từ 70% đến 75% công suất thiết kế do hạ tầng đấu nối chưa khép kín.

Tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt phát sinh thực tế tại khu vực 7 phường trung tâm đạt 7.039,7 m3/ngày đêm. Nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý tại các điểm thu gom đầu vào bị ô nhiễm chất hữu cơ và vi sinh nghiêm trọng; nồng độ BOD5, COD, Amoni và Coliform vượt nhiều lần quy chuẩn cho phép trước khi được trung chuyển qua các trạm bơm đưa về nhà máy xử lý.

Lưu lượng nước mưa tiếp nhận trên địa bàn nghiên cứu ước tính lên tới 3.109,22 m3/ngày đêm. Khi xuất hiện các trận mưa lớn từ 100 đến 200 mm, dòng chảy tràn cuốn theo tạp chất đổ dồn về 16 ao hồ điều hòa và 5 trạm bơm tiêu úng (Chi Li, Nhà Dầu, Đồng Cửa, Châu Xuyên 1 và Châu Xuyên 2). Kết quả phân tích chất lượng nước mặt cho thấy có 4 trên 7 vị trí hồ và kênh dẫn (Hồ Nhà Dầu, Kênh Châu Xuyên, Hồ Bánh Kẹo, Hồ Tỉnh Đội 3) bị ô nhiễm hữu cơ và phú dưỡng nghiêm trọng do tiếp nhận trực tiếp nước thải dân sinh.

Để trực quan hóa các phát hiện này, số liệu nồng độ các chất ô nhiễm BOD5, TSS và N-NH4+ giữa mùa mưa và mùa khô được mô tả tối ưu qua dạng biểu đồ cột kép so sánh. Tỷ lệ đáp ứng công suất thu gom 70-75% so với mức thiết kế 100% được trình bày bằng biểu đồ tròn trực quan, kết hợp bảng ma trận tổng hợp chất lượng nước mặt 7 vị trí đối chiếu trực tiếp với giới hạn nồng độ quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Thảo luận kết quả

Thực trạng ô nhiễm nước mặt và suy giảm hiệu quả thu gom bắt nguồn từ nguyên nhân kỹ thuật và cơ chế quản lý. Hệ thống thoát nước của thành phố chủ yếu là mạng lưới cống chung chịu tải đồng thời cả nước thải sinh hoạt và nước mưa. Hiện tượng bê tông hóa làm gia tăng hệ số dòng chảy mặt lên 0,8, khiến lượng nước mưa đổ dồn nhanh chóng gây quá tải hệ thống bơm tiêu úng.

Bên cạnh đó, mô hình quản lý hiện hành vẫn mang nặng tính chất quản trị tài sản công ích đơn thuần, chưa chuyển dịch sang cơ chế thị trường. Mức thu phí nước thải sinh hoạt đang áp dụng tại thành phố chỉ là 200 VNĐ/m3 (tương đương dưới 10% giá nước sạch), thấp hơn nhiều so với mức 1.000 VNĐ/m3 tại một số đô thị khác như Đà Lạt. Nguồn thu hạn chế này tạo gánh nặng lớn lên ngân sách địa phương và không đủ kinh phí bù đắp cho công tác nạo vét, duy tu định kỳ 7 trạm bơm tăng áp.

So sánh với bức tranh chung toàn quốc, thành phố Hà Nội chỉ xử lý được khoảng 20,62% tổng lượng nước thải sinh hoạt phát sinh trong cùng giai đoạn, cho thấy thành phố Bắc Giang đã có bước tiến vượt bậc khi đưa vào vận hành trạm xử lý tập trung công nghệ mương oxy hóa của Pháp. Tuy nhiên, nếu không giải quyết triệt để sự thiếu đồng bộ giữa mạng lưới thu gom thứ cấp tại các hộ dân và tuyến cống chính, trạm xử lý tập trung sẽ tiếp tục hoạt động dưới công suất thiết kế, đe dọa trực tiếp chất lượng nguồn nước sông Thương.

Đề xuất và khuyến nghị

Nâng cấp và cải tạo mạng lưới cống thu gom tách riêng nước thải: Ủy ban nhân dân thành phố Bắc Giang phối hợp cùng Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng triển khai lắp đặt hệ thống cống bao và tuyến cống gom thu gom nước thải sinh hoạt tại 7 phường nội thành, phấn đấu nâng hiệu suất thu gom nước thải đạt từ 85% đến 90% công suất thiết kế trước năm 2020.

Cải tạo, nạo vét 16 ao hồ điều hòa và nâng cấp 5 trạm bơm tiêu úng: Trung tâm Bơm tiêu Thoát nước thành phố chủ trì thực hiện nạo vét bùn lắng định kỳ tại Hồ Nhà Dầu, Kênh Châu Xuyên, đồng thời hiện đại hóa công suất bơm của 5 trạm bơm tiêu (Chi Li, Nhà Dầu, Đồng Cửa, Châu Xuyên 1 và 2) nhằm kiểm soát thời gian ngập úng dưới 30 phút đối với các trận mưa trên 100 mm trong lộ trình 2018 - 2022.

Điều chỉnh khung giá dịch vụ thoát nước và xử lý nước thải: Sở Tài chính phối hợp với Sở Xây dựng tham mưu cho Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Giang ban hành biểu giá dịch vụ thoát nước mới, điều chỉnh tăng mức phí từ 200 VNĐ/m3 lên mức tối thiểu 1.000 VNĐ/m3 trước năm 2021, nhằm bảo đảm nguồn thu bù đắp ít nhất 60% chi phí vận hành và bảo dưỡng thường xuyên.

Tăng cường thanh tra môi trường và nâng cao nhận thức cộng đồng: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh phối hợp với Ủy ban nhân dân các phường tổ chức thanh tra định kỳ 100% cơ sở sản xuất, kinh doanh dịch vụ về nghĩa vụ xử lý nước thải cục bộ, đồng thời triển khai chiến dịch truyền thông phân loại rác tại nguồn, bảo đảm 100% hộ dân ký cam kết không xả rác và nước thải trực tiếp ra ao hồ điều hòa giai đoạn 2018 - 2020.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cán bộ quản lý và hoạch định chính sách đô thị: Cán bộ thuộc Sở Xây dựng, Sở Tài nguyên và Môi trường, Ủy ban nhân dân thành phố Bắc Giang tiếp cận cơ sở dữ liệu thực nghiệm về lưu lượng xả thải 7.039,7 m3/ngày đêm để ứng dụng trực tiếp vào quy hoạch mở rộng hạ tầng đô thị loại II và điều chỉnh quy định giá dịch vụ môi trường.

Kỹ sư môi trường và đơn vị vận hành công trình cấp thoát nước: Đội ngũ kỹ sư tại các công ty môi trường đô thị và Trung tâm Bơm tiêu Thoát nước tham khảo phương án tối ưu hóa quy trình vận hành trạm xử lý nước thải công nghệ mương oxy hóa công suất 10.000 m3/ngày đêm cùng mạng lưới trạm bơm tăng áp.

Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Môi trường: Các nhà nghiên cứu thuộc khối ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và Quản lý Đô thị sử dụng làm tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp tích hợp điều tra xã hội học 140 phiếu với quy trình quan trắc thực địa đánh giá chất lượng nước mặt.

Các tổ chức tài trợ và chuyên gia tư vấn dự án phát triển: Các chuyên gia tư vấn dự án ODA, Ngân hàng Phát triển Châu Á và Ngân hàng Thế giới khai thác dữ liệu hiện trạng để lập báo cáo khả thi, đánh giá tác động môi trường cho các dự án phát triển đô thị xanh và vệ sinh môi trường vùng lưu vực sông Thương.

Câu hỏi thường gặp

Hiện trạng năng lực thu gom của hệ thống thoát nước thành phố Bắc Giang đạt bao nhiêu phần trăm? Hệ thống thoát nước thành phố Bắc Giang có tổng chiều dài mạng lưới khoảng 91 km nhưng năng lực thu gom nước thải thực tế chỉ đạt 70% đến 75% so với công suất thiết kế. Phần lớn hệ thống vẫn là cống chung tiếp nhận cả nước mưa (lưu lượng khoảng 3.109,22 m3/ngày đêm) và nước thải sinh hoạt, dẫn đến tình trạng quá tải cục bộ vào mùa mưa.

Công suất thiết kế và công suất vận hành thực tế của Trạm xử lý nước thải tập trung thành phố Bắc Giang là bao nhiêu? Trạm xử lý nước thải tập trung thành phố Bắc Giang đặt tại xã Tân Tiến được xây dựng năm 2010 với công suất thiết kế 10.000 m3/ngày đêm, ứng dụng công nghệ mương oxy hóa của Pháp. Trong giai đoạn khảo sát nghiên cứu, công suất vận hành thực tế của trạm đạt khoảng 9.000 m3/ngày đêm, cơ bản tiếp nhận và xử lý lượng nước thải 7.039,7 m3/ngày đêm từ 7 phường trung tâm.

Nguồn tiếp nhận chính của hệ thống tiêu thoát nước thành phố Bắc Giang là gì? Nguồn tiếp nhận chính là sông Thương thông qua 5 trạm bơm tiêu úng động lực gồm Chi Li, Nhà Dầu, Đồng Cửa, Châu Xuyên 1 và Châu Xuyên 2. Bên cạnh đó, hệ thống gồm 16 ao hồ và kênh dẫn nước nội thành đóng vai trò điều hòa, tuy nhiên 4 hồ khảo sát đang chịu mức độ ô nhiễm hữu cơ và phú dưỡng cao do tiếp nhận trực tiếp nước xả thải.

Mức thu phí thoát nước tại thành phố Bắc Giang trong giai đoạn nghiên cứu là bao nhiêu? Mức phí thoát nước tại thành phố Bắc Giang trong giai đoạn nghiên cứu chỉ áp dụng ở mức 200 VNĐ/m3, tương đương dưới 10% đơn giá nước sạch sinh hoạt. Mức thu này thấp hơn nhiều so với các đô thị khác như Đà Lạt (1.000 VNĐ/m3) và chưa bảo đảm tính bền vững tài chính cho công tác bảo trì định kỳ 7 trạm bơm tăng áp.

Nghiên cứu áp dụng những tiêu chuẩn, quy chuẩn nào để đánh giá chất lượng nước? Luận văn áp dụng QCVN 14:2008/BTNMT để đánh giá các chỉ tiêu nước thải sinh hoạt (BOD5, TSS, Amoni, Sunfua, Phosphat, Coliform) và QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1 cho chất lượng nước mặt tại 7 hồ điều hòa. Quy trình lấy và bảo quản mẫu tuân thủ tuyệt đối các tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5994:1995, TCVN 6663-1:2011 và TCVN 6663-3:2008.

Kết luận

  • Đánh giá toàn diện hiện trạng mạng lưới thoát nước dài 91 km, hệ thống 7 trạm bơm tăng áp và trạm xử lý nước thải tập trung công suất 10.000 m3/ngày đêm tại thành phố Bắc Giang.
  • Lượng hóa chính xác khối lượng nước thải sinh hoạt phát sinh 7.039,7 m3/ngày đêm và lưu lượng nước mưa tiếp nhận 3.109,22 m3/ngày đêm tại 7 phường trung tâm.
  • Xác định mức độ ô nhiễm hữu cơ và hiện tượng phú dưỡng tại 4 trên 7 hồ điều hòa nội thành qua 2 đợt quan trắc môi trường chuyên sâu.
  • Phân tích rõ các điểm nghẽn về địa hình lòng chảo, hạ tầng cống chung và mức thu phí xả thải 200 VNĐ/m3 chưa bảo đảm bù đắp chi phí vận hành.
  • Xác lập khung giải pháp đồng bộ kết hợp kỹ thuật công trình, cơ chế tài chính dịch vụ và công tác thanh tra giám sát môi trường.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác và luận cứ khoa học thực tiễn vững chắc phục vụ công tác chuyển đổi mô hình quản lý nước thải đô thị loại II tại Việt Nam.

Lộ trình tiếp theo đòi hỏi chính quyền địa phương khẩn trương triển khai giai đoạn 2018 - 2025 về nâng cấp hệ thống cống bao tách dòng và điều chỉnh giá dịch vụ thoát nước.

Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và kỹ sư môi trường hãy tải về và tham khảo toàn văn công trình nghiên cứu để áp dụng hiệu quả vào công tác quy hoạch, quản trị môi trường nước đô thị bền vững.