Bể tự hoại cải tiến: Giải pháp xử lý nước thải phân tán đầy hứa hẹn

Một trong những vấn đề môi trường mà Việt Nam đang phải đối mặt là sự ô nhiễm nguồn nước mặt do hầu hết nước thải chưa được xử lý tốt, đặc biệt tại các khu dân cư đô thị và nông thôn. Chỉ một phần nước thải từ các khu vệ sinh được xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại, còn lại được thải trực tiếp vào hệ thống cống chung, kênh mương, ao hồ tự nhiên. Việc xây dựng các hệ thống xử lý nước thải tập trung mới chỉ được bắt đầu một cách chậm chạp ở các đô thị lớn, chủ yếu do điều kiện tài chính hạn hẹp. Do đó, ít nhất trong 20-30 năm tới, xử lý nước thải sinh hoạt phân tán ở quy mô hộ gia đình và cụm dân cư sẽ giữ vai trò quyết định trong bảo vệ môi trường đô thị, ven đô và nông thôn.

Trong khuôn khổ Dự án tăng cường năng lực cho CEETIA, do Chính phủ Thụy Sỹ tài trợ, DESA đã được triển khai với mục tiêu cung cấp các kiến thức khoa học về các hệ thống xử lý nước thải phân tán, trong đó, tập trung vào xây dựng các giải pháp công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp, thay thế bể tự hoại truyền thống - một công nghệ phổ biến ở Việt Nam. Các nghiên cứu được thực hiện công phu hơn 5 năm trong phòng thí nghiệm, trước khi gần 20 hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho hộ gia đình hoặc cụm dân cư được DESA thiết kế, lắp đặt, quan trắc và đánh giá. DESA cũng quan tâm đến các khía cạnh về quản lý nước thải phân tán. Một số nghiên cứu đã và đang được thực hiện, với sự hợp tác của các đối tác trong nước và quốc tế, xác định tiềm năng và hạn chế của các mô hình quản lý nước thải theo khía cạnh thể chế, tổ chức, tài chính, tăng cường năng lực - giáo dục truyền thông.

Bể tự hoại cải tiến với các vách ngăn mỏng (baffled septic tank - BAST)

Mô hình xử lý nước thải trong phòng thí nghiệm đã được xây dựng gồm 2 mô hình: Mô hình A: 6 cột nhựa, mô phỏng các ngăn có dòng chảy hướng lên của bể tự hoại cải tiến; mô hình B: 2 cột nhựa, mô phỏng 2 cột lắng của bể tự hoại truyền thống (hình 1). Các cột nhựa có chiều cao 1,5 m, đường kính 20 cm. Nước thải được bơm liên tục vào các mô hình. Lượng khí sinh học tạo thành được đo bằng các bộ đo khí tự động hiện số lắp vào mô hình. Các vách ngăn mỏng trong A bảo đảm sự tiếp xúc trực tiếp của dòng nước thải hướng lên và lớp bùn đáy bể - nơi chứa quần thể các vi khuẩn kỵ khí, cho phép nâng cao hiệu suất xử lý.

Trong giai đoạn thực nghiệm từ 11.2004 đến 5.2005, thời gian lưu nước (HRT) được thay đổi trong khoảng 12 đến 72 giờ, số vách ngăn mỏng từ 2 đến 6 ngăn. Nước thải toilet từ khu giảng đường Trường Đại học Xây dựng là nguồn nước được sử dụng trong nghiên cứu, với hàm lượng COD được khống chế ~ 500 mg/l, SS nằm trong khoảng 151-618 mg/l. Kết quả cho thấy:

Hiệu suất xử lý

Đối với bể BAST, hiệu suất xử lý trung bình theo CODts, CODlọc và SS đạt được khá ổn định, tương ứng là 58 76%, 47 61% và 61 78%, tuỳ thuộc vào HRT và số ngăn của bể. Bể tự hoại truyền thống B làm việc trong điều kiện tối ưu có hiệu suất xử lý CODt, CODl và SS thấp hơn nhiều, giá trị tương ứng là 48 65%, 33 54% và 44 69%.

Ảnh hưởng của HRT

Các kết quả cho thấy HRT = 48 giờ là tối ưu nhất đối với bể BAST. Giá trị này cũng phù hợp với thông số thiết kế bể tự hoại truyền thống đang được áp dụng trên toàn thế giới và số liệu cũng cho thấy bể tự hoại cải tiến có vách ngăn mỏng có hiệu suất xử lý cao hơn bể tự hoại truyền thống có cùng dung tích.

Vai trò của số ngăn trong bể BAST

Bể tự hoại cải tiến có vách ngăn mỏng và ngăn lọc kỵ khí (BASTAF)

Kết quả nghiên cứu ngoài hiện trường

Từ năm 2002 đến nay, 20 bể BAST và BASTAF đã được thiết kế, xây dựng tại các khu vực nội thành và ven đô Hà Nội, Hà Tây, Bắc Ninh, trong đó 14 bể đã đưa vào sử dụng. Các bể này được xây dựng với kích thước khác nhau, tuỳ thuộc đối tượng sử dụng: Từ bể xử lý nước đen cho các hộ gia đình đơn lẻ, đến bể xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà chung cư cao tầng, trường học, cụm dân cư (một ngõ xóm), làng nghề nấu rượu, chế biến nông sản, hải sản… Các kết quả quan trắc thu được từ các bể BAST và BASTAF thử nghiệm khác nhau, xử lý nước thải làng nghề nấu rượu, chế biến nông sản thực phẩm, hay xử lý nước thải hộ gia đình đều cho thấy, đây là công nghệ rất hiệu quả để xử lý nước thải, cho phép đạt hiệu suất xử lý theo COD, SS và các chỉ tiêu khác cao, với chất lượng đầu ra ổn định, mặc dù sự dao động của lưu lượng và nồng độ chất bẩn của các loại nước thải là rất lớn. Bể BAST (bao gồm một ngăn lắng và hai ngăn có dòng chảy hướng lên) được đề xuất áp dụng cho các hộ gia đình có nước thải sau xử lý xả ra cống thoát nước công cộng; bể BASTAF với ngăn lọc kỵ khí ở cuối bể nên được áp dụng trong trường hợp nước thải sau xử lý thải ra môi trường. Ngăn lọc còn cho phép tách cặn lắng, tránh tắc trong các công trình xử lý nước thải phân tán tiếp theo như các bãi lọc ngầm, bể lọc cát...

Nhóm nghiên cứu DESA với công trình nghiên cứu về các mô hình xử lý nước thải phân tán với bể tự hoại cải tiến đã vinh dự được nhận Cúp môi trường Việt Nam tại Hội chợ - Triển lãm Quốc tế lần thứ I về Công nghệ môi trường, tổ chức tại Hà Nội 4.2006.

Nguồn: Tạp chí Hoạt động khoa học, 09/2006