Tình trạng ô nhiễm nước hiện nay đang ở mức nghiêm trọng, không chỉ tại các đô thị lớn mà còn cả ở khu vực nông thôn. Phần lớn lượng nước thải chưa qua xử lý được xả thẳng ra ao hồ, sông ngòi, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến nguồn nước tưới, đất đai, cây trồng. Mặc dù các thành phố đã đầu tư hệ thống xử lý nước thải tập trung như Yên Sở, Yên Xá, Tây Hồ Tây, nhưng hệ thống thu gom vẫn chưa hoàn thiện hoặc thường xuyên quá tải. Ngoài ra, các nguồn thải phân tán từ hộ gia đình, chung cư, công sở, trường học cũng chưa được xử lý tại chỗ, tiếp tục gây áp lực lớn lên các công trình xử lý hiện có. Do đó, việc xử lý nước thải tại nguồn phân tán trở nên cực kỳ cần thiết để cải thiện tình trạng ô nhiễm, đồng thời giảm tải cho các hệ thống xử lý tập trung, nâng cao hiệu quả vận hành chung.

Để giải quyết tình trạng ô nhiễm nước hiện nay, PGS. TS. Nguyễn Thị Hằng Nga và các cộng sự tại Trường Đại học Thủy lợi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu kỹ thuật sinh thái xanh không sử dụng năng lượng để xử lý nước thải sinh hoạt”. Đề tài tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển kỹ thuật phối trộn các vật liệu có nguồn gốc từ đất. Đây là một phương pháp sinh thái và tiết kiệm năng lượng đã được chứng minh hiệu quả tại nhiều quốc gia như Thái Lan, Ấn Độ, và Nhật Bản, nhưng vẫn chưa được triển khai rộng rãi tại Việt Nam. Các nghiên cứu trước đây về lĩnh vực này chủ yếu dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm và chưa được thử nghiệm thực tế. Nguyên nhân chính là do phương pháp xử lý và kỹ thuật tổng hợp còn chưa hoàn thiện, đặc biệt khi nước thải là một môi trường phức tạp với nhiều cơ chế sinh hóa khác nhau.

 

Mục tiêu tổng quát của đề tài là phát triển kỹ thuật xử lý nước thải sinh hoạt sử dụng vật liệu tự nhiên sẵn có, đảm bảo các tiêu chí thân thiện môi trường, chi phí thấp và vận hành tiết kiệm năng lượng. Công nghệ này được thiết kế để áp dụng linh hoạt cho các nguồn thải phân tán quy mô nhỏ như nhà hàng, khách sạn, điểm du lịch, và các hộ gia đình tại những khu vực thiếu hoặc chưa có hạ tầng xử lý nước thải. Điều này sẽ góp phần đáng kể vào việc giảm thiểu ô nhiễm do nước thải gây ra và bảo vệ môi trường. Cụ thể, đề tài đặt ra mục tiêu đề xuất một quy trình áp dụng kỹ thuật phối trộn vật liệu có nguồn gốc từ đất để xử lý nước thải sinh hoạt phân tán cho các nhóm hộ gia đình, sử dụng vật liệu tự nhiên với chi phí thấp và vận hành đơn giản.

Sau một thời gian thực hiện, đề tài thu được một số kết quả nổi bật sau:

1. Hiệu quả xử lý và đạt chuẩn xả thải

 Nghiên cứu đã thành công trong việc áp dụng kỹ thuật phối trộn các vật liệu có nguồn gốc từ đất để xử lý nước thải sinh hoạt phân tán, đặc biệt hiệu quả với công suất dưới 10m$^3$/ngày đêm và hàm lượng chất hữu cơ từ trung bình đến cao. Sau xử lý, nước thải sinh hoạt có nồng độ chất hữu cơ (BOD5 và COD) đạt yêu cầu xả thải theo QCVN 14-MT:2008/BTNMT cột B. Quy chuẩn này quy định giá trị nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

2. Vật liệu và hiệu suất

Các vật liệu chính được sử dụng trong thí nghiệm bao gồm đất kết von đá ong tự nhiên thu thập tại Thạch Thất, Hà Nội, và zeolite (đường kính hạt khoảng 5mm) được cung cấp bởi công ty khoáng sản Bình Thuận. Kết quả cho thấy kỹ thuật phối trộn vật liệu đất đạt hiệu quả xử lý 89-90% đối với BOD5 và COD, giảm rõ rệt nồng độ chất hữu cơ. Nồng độ N-NH4 trong nước thải sau xử lý cũng giảm đáng kể, với hiệu suất xử lý nitơ khoảng 60-70%. Đặc biệt, kỹ thuật này xử lý phốt pho trong nước thải với hiệu suất rất cao, trên 90%, nhờ khả năng hấp phụ bề mặt của các ion Fe và Al có trong vật liệu. Khả năng loại bỏ nitơ và phốt pho của công nghệ xếp lớp đa tầng này thậm chí còn cao hơn so với các công nghệ phổ biến hiện nay như SBR và A2O.

3. Tiềm năng ứng dụng và lợi ích

 Kỹ thuật phối trộn vật liệu có nguồn gốc từ đất có khả năng ứng dụng cao trong xử lý nước thải quy mô phân tán. Ngoài ưu điểm về chi phí thấp do vật liệu sẵn có và dễ tìm kiếm, kỹ thuật này còn mang lại nhiều lợi ích khác như bảo vệ môi trường, hạn chế ô nhiễm, và giảm tải cho các hệ thống xử lý nước thải tập trung.

4. Phát triển mô hình xử lý nước thải sinh hoạt hiệu quả

Nghiên cứu đã phát triển hai mô hình xử lý nước thải sinh hoạt hiệu quả dựa trên kỹ thuật phối trộn vật liệu đất, phù hợp cho quy mô hộ gia đình và cụm hộ gia đình phân tán, đặc biệt là những nơi đã có hệ thống thu gom và xử lý sơ bộ nước thải (có bể lắng để loại bỏ rác và tạp chất lớn):

* Mô hình xử lý nước thải sinh hoạt bể 1 cấp: Mô hình này được áp dụng hiệu quả để xử lý nước thải sinh hoạt có hàm lượng ô nhiễm thấp, với BOD ≤ 100 mg/l và COD ≤ 150 mg/l. Hệ thống có thể chịu tải trọng thủy lực tối đa 2.000 lít/m2-ngày, đảm bảo lưu lượng xử lý nước đạt 2.000 lít/m2-ngày.

* Mô hình xử lý nước thải sinh hoạt bể 2 cấp: Đối với nước thải sinh hoạt có hàm lượng ô nhiễm cao hơn, với BOD > 100 mg/l và COD > 150 mg/l, mô hình bể 2 cấp sẽ là lựa chọn phù hợp. Tương tự mô hình 1 cấp, hệ thống này cũng có tải trọng thủy lực tối đa 2.000 lít/m2-ngày và đảm bảo lưu lượng xử lý nước là 2.000 lít/m2-ngày.

Kỹ thuật phối trộn vật liệu có nguồn gốc từ đất là một giải pháp ưu việt để xử lý nước thải sinh hoạt quy mô phân tán nhờ chi phí thấp, vận hành đơn giản, không tốn năng lượng và hiệu quả xử lý cao. Do đó, nhóm nghiên cứu kiến nghị cần tư vấn rộng rãi cho các hộ gia đình áp dụng kỹ thuật này để xử lý nước thải tại nguồn, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giảm tải cho các công trình xử lý nước thải tập trung. Để hoàn thiện và mở rộng phạm vi ứng dụng của kỹ thuật này, cần tiếp tục nghiên cứu bổ sung quy trình tái sử dụng cặn thải sau xử lý làm phân bón cho cây trồng, đồng thời nghiên cứu đánh giá tác động của nước ngầm đến hiệu quả của công trình xử lý.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21197/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)