Ô nhiễm nguồn nước là một trong những thách thức môi trường nghiêm trọng nhất hiện nay, chủ yếu do việc xả thải trực tiếp nước thải chưa qua xử lý từ các hoạt động sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt. Thực trạng này không chỉ làm cạn kiệt nguồn nước sạch mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Trước tình hình đó, việc tuân thủ các Tiêu Chuẩn Xây Dựng Hệ Thống Xử Lý Nước Thải không chỉ là yêu cầu pháp luật mà còn là trách nhiệm xã hội cấp thiết của mọi doanh nghiệp và cộng đồng. Một hệ thống xử lý nước thải được thiết kế và vận hành đúng chuẩn đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ môi trường, tái tạo nguồn nước, hướng tới phát triển bền vững. Bài viết này sẽ đi sâu vào các quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật và những lưu ý quan trọng trong quá trình thiết kế, thi công các trạm xử lý nước thải, đồng thời liên hệ đến vai trò của địa kỹ thuật môi trường trong việc đảm bảo hiệu quả công trình.
1. Hệ thống xử lý nước thải là gì? Khái niệm và vai trò
Hệ thống xử lý nước thải là một tổ hợp các công trình kỹ thuật được xây dựng nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước thải, đưa nước sau xử lý đạt các tiêu chuẩn cho phép trước khi xả ra môi trường hoặc tái sử dụng.
1.1. Định nghĩa cơ bản
Trạm xử lý nước thải hay nhà máy xử lý nước thải là các công trình được thiết kế và xây dựng để thu gom, xử lý nước thải từ nhiều nguồn phát sinh khác nhau như sinh hoạt, công nghiệp, y tế, nông nghiệp. Mục tiêu chính là giảm thiểu tối đa nồng độ các chất ô nhiễm như chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh, đảm bảo nước thải đầu ra không gây hại cho môi trường.
1.2. Chức năng cốt lõi của hệ thống xử lý nước thải
Hệ thống xử lý nước thải đóng vai trò thiết yếu với các chức năng chính:
- Làm sạch nước thải: Loại bỏ các tạp chất và chất gây ô nhiễm, giúp nước đạt chuẩn xả thải theo quy định hiện hành.
- Bảo vệ môi trường tự nhiên: Ngăn chặn việc xả trực tiếp nước thải chưa xử lý vào các thủy vực như ao hồ, sông ngòi, kênh rạch, giảm thiểu ô nhiễm đất và nước ngầm.
- Nâng cao chất lượng cuộc sống: Góp phần cải thiện vệ sinh môi trường, đặc biệt tại các khu dân cư đông đúc và đô thị lớn, từ đó giảm nguy cơ lây lan bệnh tật.
- Tái sử dụng tài nguyên: Nước thải sau xử lý có thể được tái sử dụng cho các mục đích như tưới cây, rửa đường, làm mát, giảm áp lực lên nguồn nước sạch tự nhiên.
1.3. Các giai đoạn xử lý nước thải chính
Một hệ thống xử lý nước thải điển hình thường bao gồm ba giai đoạn xử lý cơ bản, mỗi giai đoạn đảm nhiệm vai trò riêng biệt trong việc làm sạch nước:
- Giai đoạn xử lý cơ học (Tiền xử lý): Loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn, cát, sỏi, dầu mỡ thông qua các thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ. Đây là bước quan trọng để bảo vệ các công trình xử lý phía sau khỏi tắc nghẽn và hư hỏng.
- Giai đoạn xử lý sinh học: Sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải. Giai đoạn này có thể là xử lý hiếu khí (bể Aerotank, bể SBR) hoặc kỵ khí, tùy thuộc vào đặc tính nước thải và công nghệ được lựa chọn.
- Giai đoạn xử lý bùn cặn: Bùn phát sinh từ các quá trình lắng và xử lý sinh học cần được xử lý để giảm thể tích, ổn định hóa và loại bỏ các yếu tố độc hại trước khi thải bỏ hoặc tái sử dụng. Các phương pháp phổ biến bao gồm làm đặc bùn, ổn định bùn (yếm khí hoặc hiếu khí), làm khô bùn (sân phơi bùn, máy ép bùn).
2. Quy định pháp luật về xây dựng hệ thống xử lý nước thải tại Việt Nam
Việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải tại Việt Nam chịu sự quản lý chặt chẽ của pháp luật để đảm bảo hiệu quả môi trường.
2.1. Cơ sở pháp lý: Thông tư 22/2019/TT-BXD
Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Quy hoạch xây dựng, ban hành kèm Thông tư 22/2019/TT-BXD (có hiệu lực từ ngày 01/7/2020), việc xây dựng nhà máy và trạm xử lý nước thải được quy định cụ thể như sau:
2.2. Yêu cầu về xử lý nước thải và bùn thải
- Nước thải sinh hoạt đô thị, y tế, khu công nghiệp, làng nghề phải được xử lý đảm bảo các quy định tại các quy chuẩn môi trường đối với nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận và các quy chuẩn liên quan khác.
- Bùn thải từ hệ thống thoát nước phải được thu gom, xử lý theo quy định hoặc vận chuyển đến cơ sở xử lý chất thải rắn (CTR) tập trung.
2.3. Tiêu chí về diện tích đất xây dựng
- Diện tích đất xây dựng nhà máy hoặc trạm xử lý nước thải (XLNT) quy hoạch mới được xác định trên cơ sở công suất, công nghệ xử lý hoặc tính toán theo tiêu chuẩn được lựa chọn áp dụng.
- Quan trọng nhất, diện tích này không được vượt quá chỉ tiêu 0,2 ha/1.000 m3/ngày. Điều này nhằm tối ưu hóa việc sử dụng đất, đặc biệt ở những khu vực có quỹ đất hạn chế.
tiêu chuẩn thiết kế trạm xỠlý nước thải
3. Tiêu chuẩn vị trí và khoảng cách an toàn cho hệ thống xử lý nước thải
Lựa chọn vị trí và đảm bảo khoảng cách an toàn là yếu tố then chốt để một hệ thống xử lý nước thải hoạt động hiệu quả mà không gây ảnh hưởng đến cộng đồng và môi trường xung quanh.
3.1. Nguyên tắc lựa chọn vị trí
Theo Thông tư 22/2019/TT-BXD, vị trí nhà máy và trạm xử lý nước thải (XLNT) quy hoạch mới phải ưu tiên:
- Cuối dòng chảy: Đặt ở cuối dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý để hạn chế ảnh hưởng đến các khu vực phía thượng nguồn.
- Cuối hướng gió chính: Đặt ở cuối hướng gió chính của đô thị để mùi phát sinh (nếu có) không bay vào khu dân cư.
- Đủ đất dự phòng: Tại khu vực có đủ đất cho dự phòng mở rộng trong tương lai, giúp dễ dàng nâng cấp công suất khi nhu cầu tăng lên.
- Phù hợp với pháp luật: Vị trí điểm xả nước thải phải phù hợp với các quy định của pháp luật về quản lý tài nguyên nước.
3.2. Bảng khoảng cách an toàn môi trường chi tiết
Để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng, các công trình xử lý nước thải phải đảm bảo khoảng cách an toàn môi trường (ATMT) tối thiểu đến các khu dân cư hoặc công trình nhạy cảm khác. Dưới đây là bảng khoảng cách ATMT ứng với công suất xử lý nước thải:
| STT | Loại công trình | Khoảng cách an toàn môi trường tối thiểu (m) ứng với công suất |
|—|—|—|—|—|
| | | | 200 – 5.000 (m3/ngày) | 5.000 – 50.000 (m3/ngày) | > 50.000 (m3/ngày) |
| 1 | Trạm bơm nước thải | 15 | 20 | 25 | 30 |
| 2 | Nhà máy, trạm XLNT | | | | |
| a | Công trình xử lý bùn cặn kiểu sân phơi bùn | 150 | 200 | 400 | 500 |
| b | Công trình xử lý bùn cặn bằng thiết bị cơ khí | 100 | 150 | 300 | 400 |
| c | Công trình xử lý cơ học, hóa lý và sinh học | 80 | 100 | 250 | 350 |
| d | Công trình xử lý nước thải cơ học, hóa lý và sinh học được xây dựng khép kín và có hệ thống thu gom và xử lý mùi | 10 | 15 | 30 | 40 |
| e | Khu đất để lọc ngầm nước thải | 200 | 300 | – | – |
| g | Khu đất tưới cây xanh, nông nghiệp | 150 | 200 | 400 | – |
| h | Hồ sinh học | 200 | 300 | 400 | – |
| i | Mương oxy hóa | 150 | 200 | 400 | – |
Chú thích: Đối với trường hợp không quy định thông số và các công nghệ xử lý khác, khoảng cách an toàn về môi trường phải được xác định thông qua đánh giá tác động môi trường (ĐTM).
Quy định trạm xỠlý nước thải
4. Tiêu chuẩn thiết kế các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải
Thiết kế chi tiết từng công trình đơn vị là yếu tố quyết định hiệu quả của toàn bộ hệ thống xử lý nước thải.
4.1. Thiết kế song chắn rác
Song chắn rác là thiết bị tiền xử lý không thể thiếu, được đặt ở tất cả các nhà máy xử lý nước thải để loại bỏ các chất rắn lớn, bảo vệ máy bơm và các thiết bị phía sau.
Số khe hở n giữa các thanh của song chắn rác được xác định theo công thức:
q = ê·.Vs = b.n.h1.Vs
Suy ra: n = qmax / (b.h1.Vs)
Trong đó:
qmax: Lưu lượng tối đa của nước thải (m3/s)b: Chiều rộng khe hở giữa các thanh (m)ê·: Diện tích tiết diện ướt (diện tích các khe hở) của song chắn rác (m2)h1: Chiều sâu lớp nước trước song chắn rác (m)Vs: Tốc độ nước thải qua song chắn rác (m/s)
4.2. Thiết kế bể lắng cát
Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ các hạt vô cơ như cát, sỏi có kích thước và tỷ trọng lớn. Các loại bể lắng cát phổ biến bao gồm bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng và bể lắng cát thổi khí.
Kích thước bể lắng cát cần được tính toán chính xác để đảm bảo hiệu quả lắng. Nếu quá nhỏ, hiệu quả thấp; nếu quá lớn, cặn lắng sẽ chứa nhiều chất hữu cơ không thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo.
Tính toán thiết kế bể lắng cát ngang theo thời gian lưu nước lại trong bể:
- Chiều dài bể lắng cát ngang:
L = Vmax . tVmax: Tốc độ dòng chảy khi lưu lượng tối đa (m/s)t: Thời gian nước lưu lại trong bể (thường chọn 30 – 60 giây)
- Từ điều kiện liên tục của dòng chảy:
Ω = qmax / VmaxΩ: Tiết diện ướt của bể (m2)qmax: Lưu lượng tối đa của nước thải (m3/s)
- Số ngăn trong bể:
n = Ω / (b.h1)b: Chiều rộng của mỗi ngăn (thường chọn 0,6 – 1,6m cho bể thông thường và 4 – 6m cho bể có thanh gath)h1: Chiều sâu công tác của bể (chọn lớn hơn chiều sâu dòng nước trong kênh dẫn nước vào bể một chút, nhưng không quá 1,2m; thường h1 = 0,5 – 1,2m)n: Số ngăn trong bể (phải là số tròn)
4.3. Thiết kế bể vớt dầu mỡ
Đối với nước thải có hàm lượng dầu mỡ cao, bể vớt dầu mỡ là công trình không thể thiếu.
- Thể tích của bể:
W = Q . t(m3)Q: Lưu lượng nước thải (m3/h)t: Thời gian lưu nước (t = 1,2 ÷ 2,5h)
- Thể tích ngăn thứ nhất:
W1 = 2/3 . W(m3) - Thể tích ngăn thứ hai:
W2 = 1/3 . W(m3)
4.4. Thiết kế bể điều hòa
Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm, giúp các công trình xử lý phía sau hoạt động ổn định và hiệu quả hơn.
- Thể tích bể điều hòa:
W = Q . t(m3)Q: Lưu lượng nước thải (m3/h)t: Thời gian lưu nước (t = 4 ÷ 6h)
- Diện tích bể:
S = W / h(m2)h: Chiều cao công tác của bể (h = 2 – 4m)
- Chiều cao xây dựng của bể:
Hxd = h + h0h0: Chiều cao mực nước đến thành bể (h0 = 0,3 – 0,4 m)
4.5. Thiết kế bể Aerotank
Bể Aerotank là công trình xử lý sinh học hiếu khí quan trọng, nơi vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện sục khí liên tục. Dung tích bể Aerotank phụ thuộc vào lưu lượng và nồng độ bẩn của nước thải, lượng và nồng độ bùn hoạt tính, cũng như lượng không khí cần thiết.
- Dung tích bể Aerotank được xác định theo lượng không khí cần thiết
Dcho một m3 nước thải:
D = (La – Lt) / (K . H . d)
Trong đó: La, Lt: BOD20 của nước thải vào và ra khỏi bể (g/m3)K: Hệ số sử dụng không khíH: Chiều sâu của bể Aerotank (m)d: Độ thiếu hụt oxy (tính bằng phần mười) trong nước ở nhiệt độ cho trước so với lúc hòa tan bão hòa.
4.6. Thiết kế bể SBR
Bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là công nghệ xử lý sinh học theo mẻ, tích hợp các quá trình làm đầy, phản ứng, lắng và xả nước trong cùng một bể, mang lại hiệu quả cao và linh hoạt.
Nội dung tính toán gồm:
- Tính thể tích của bể SBR,
VT. - Chiều cao xây dựng của bể,
Hxd. - Diện tích mặt bằng của bể,
F.
Thể tích của bể SBR được tính dựa vào phương trình cân bằng vật chất: Tổng hàm lượng SS đầu vào bằng tổng hàm lượng SS sau lắng:
VT . XMLSS = Vb . XbhoặcVb / VT = XMLSS / Xb
Trong đó: VT: Thể tích của một bể (m3)XMLSS: Hàm lượng XMLSS đầu vào (g/m3)Vb: Thể tích bùn lắng sau chắt nước (m3)Xb: Hàm lượng XMLSS trong bùn lắng (mg/l)
Khoảng cách an toà n giữa các bể xỠlý nước thải
5. Lưu ý quan trọng khi thiết kế và thi công hệ thống xử lý nước thải
Để đảm bảo hệ thống xử lý nước thải hoạt động bền vững và hiệu quả, ngoài các tiêu chuẩn kỹ thuật, cần đặc biệt lưu ý các điểm sau:
- Song chắn rác: Bất kỳ trạm xử lý nước thải nào, bất kể công suất, đều phải lắp đặt song chắn rác để loại bỏ vật thô, bảo vệ hệ thống.
- Bể lắng cát: Đối với trạm xử lý nước thải có công suất từ 100 m3/ngày đêm trở lên, bể lắng cát là bắt buộc.
- Thiết bị thu dầu mỡ: Nếu nồng độ dầu mỡ trong nước thải vượt quá 100 mg/l, cần trang bị thiết bị thu dầu mỡ chuyên dụng.
- Lựa chọn công nghệ: Phải dựa trên đặc điểm, lưu lượng nước thải thực tế và các quy định xả thải địa phương để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp nhất.
- Vật liệu chống thấm trong địa kỹ thuật môi trường: Trong quá trình xây dựng các bể chứa, hồ điều hòa, hồ sinh học, việc sử dụng các giải pháp chống thấm hiệu quả là cực kỳ quan trọng. Màng chống thấm HDPE và bạt nhựa HDPE là những vật liệu địa kỹ thuật môi trường được ưu tiên hàng đầu nhờ độ bền cao, khả năng chống thấm tuyệt đối và tuổi thọ lâu dài. Chúng giúp ngăn ngừa rò rỉ nước thải, bảo vệ nguồn nước ngầm và đất đai khỏi ô nhiễm thứ cấp, đồng thời giảm thiểu chi phí bảo trì.
- Kỹ thuật thi công chống thấm: Để đảm bảo hiệu quả của màng chống thấm HDPE, quy trình thi công phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật. Việc hàn các tấm màng HDPE đòi hỏi sự chính xác cao và cần được thực hiện bởi các chuyên gia sử dụng máy hàn nhựa chuyên dụng. Các loại máy hàn nhựa hiện đại (ví dụ máy hàn đùn, máy hàn kép) đảm bảo mối hàn chắc chắn, đồng đều, chịu được điều kiện khắc nghiệt của môi trường xử lý chất thải, bãi chôn lấp rác hay hồ chứa chất thải nguy hại.
- Hệ thống thu gom và xử lý mùi: Đặc biệt đối với các công trình xử lý nước thải được xây dựng khép kín, việc có hệ thống thu gom và xử lý mùi là cần thiết để đảm bảo môi trường xung quanh không bị ảnh hưởng.
- Đánh giá tác động môi trường (ĐTM): Đối với các trường hợp công nghệ xử lý đặc thù hoặc không có quy định cụ thể về khoảng cách an toàn, cần thực hiện ĐTM để xác định các thông số thiết kế và biện pháp bảo vệ môi trường phù hợp.
6. Tổng kết: Xây dựng hệ thống xử lý nước thải theo tiêu chuẩn vì môi trường bền vững
Việc tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn xây dựng hệ thống xử lý nước thải không chỉ là yêu cầu pháp lý mà còn là nền tảng vững chắc cho một tương lai môi trường bền vững. Từ quy định về vị trí, diện tích, khoảng cách an toàn đến các tiêu chuẩn thiết kế chi tiết cho từng công trình đơn vị, mọi khâu đều phải được thực hiện chuyên nghiệp và chính xác.
Trong bối cảnh ngành địa kỹ thuật môi trường ngày càng phát triển, việc tích hợp các giải pháp tiên tiến như sử dụng màng chống thấm HDPE chất lượng cao và kỹ thuật thi công bằng máy hàn nhựa chuyên dụng đóng vai trò thiết yếu. Chúng không chỉ tăng cường hiệu quả chống thấm, ngăn ngừa ô nhiễm thứ cấp mà còn đảm bảo tuổi thọ và độ bền cho toàn bộ hệ thống xử lý, đặc biệt trong các ứng dụng phức tạp như bãi chôn lấp rác, hồ xử lý nước thải công nghiệp và chất thải nguy hại.
Với vai trò là chuyên gia trong lĩnh vực Địa kỹ thuật môi trường và máy hàn nhựa, chúng tôi cam kết cung cấp những thông tin chính xác, chuyên sâu và các giải pháp toàn diện nhất. Việc xây dựng một hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn là hành động thiết thực góp phần bảo vệ nguồn nước, nâng cao chất lượng cuộc sống và hướng tới một môi trường xanh – sạch – đẹp cho thế hệ mai sau.
Tài liệu tham khảo
- Thông tư 22/2019/TT-BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Quy hoạch xây dựng, Bộ Xây dựng.