Theo quy hoạch thoát nước Hà Nội, nước thải lưu vực sông (LVS) Tô Lịch sẽ được đưa về xử lý tại 2 nhà máy xử lý nước thải (XLNT) ở Yên Xá và Phú Đô. Tuy nhiên, nhiều nguồn thải nhỏ trong lưu vực không thể thu gom được vào hệ thống thoát nước tập trung này. Bài báo đề xuất một số công trình xử lý quy mô nhỏ, lắp đặt và xây dựng tại chỗ như thùng xử lý sinh học nước thải, bãi lọc trồng cây cảnh quan, hệ thống đường ống gắn giá thể vi sinh vật... để xử lý các nguồn nước thải này, đảm bảo mức A của Quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT về nước thải sinh hoạt trước khi xả trực tiếp ra sông Tô Lịch.

Sông Tô Lịch có ý nghĩa lịch sử, văn hóa đối với Thủ đô Hà Nội và là sông chính trong hệ thống thoát nước của thành phố (TP) với chiều dài 14,6 km, tiếp nhận nước mưa (mùa mưa) và nước thải (mùa khô) của lưu vực với lưu lượng 30 m3/s để vận chuyển, tiêu thoát ra sông Nhuệ, sông Hồng. Đồng thời, đây còn là khung sinh thái của trung tâm TP với diện tích mặt nước và cây xanh lớn, là nơi vui chơi giải trí cũng như tạo cảnh quan môi trường.

Tuy nhiên, hiện nay, chất lượng nước sông Tô Lịch ngày càng suy giảm. Hiện toàn tuyến có 200 cửa xả lớn nhỏ, tiếp nhận khoảng 150.000 m3 nước thải mỗi ngày, chưa kể lượng nước thải từ sông Lừ và sông Kim Ngưu đổ vào. Nguyên nhân chủ yếu là do nước thải sinh hoạt và công nghiệp có chứa các chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng... trong khi dòng chảy nhỏ. Các nghiên cứu của Sở TN&MT Hà Nội, Viện Khoa học và Kỹ thuật môi trường cho thấy, với tải lượng hữu cơ xả vào sông từ 8,2 - 15 kg BOD/ha/ngày, toàn bộ dòng chảy sông từ cống Bưởi đến cống Thanh Liệt trong trạng thái ô nhiễm nặng, ôxy hòa tan hầu như không có, nước sông màu đen và bốc mùi nặng về mùa khô.

TP. Hà Nội đã đầu tư nhiều cho cải tạo các sông thoát nước và cải thiện môi trường nước như nạo vét và kè bờ sông, thử nghiệm xử lý ô nhiễm hồ, thu gom và xử lý nước thải các lưu vực Yên Sở, hồ Tây, hồ Trúc Bạch, hồ Bảy Mẫu, thả thảm thực vật trong sông, nhưng phần lớn nước thải chưa được làm sạch, các sông hồ vẫn còn ô nhiễm trầm trọng.

Quy hoạch thoát nước Hà Nội đã được Thủ tướng phê duyệt tại Quyết định số 725/QĐ-TTg ngày 10/5/2013 xác định rõ, nước thải khu vực phía Tây TP. Hà Nội (cũ) (phía Bắc giáp với quận Tây Hồ, phía Nam giáp với đường 70, phía Tây giáp với sông Nhuệ, phía Đông giáp với trục đường Lê Duẩn - Giải Phóng) sẽ được thu gom về Nhà máy XLNT Yên Xá, công suất 270.000 m3/ngày (diện tích lưu vực S2 là 4.936 ha) và Nhà máy XLNT Phú Đô, công suất 84.000 m3/ngày (diện tích lưu vực S3 là 2.485 ha). Ngoài ra, liên quan đến LVS Tô Lịch còn có Nhà máy XLNT Hồ Tây, công suất giai đoạn 1 là 15.000 m3/ngày, vận hành năm 2014, đã thu gom và xử lý một phần nước thải trên diện tích quận Tây Hồ là 180 ha. Giai đoạn 2 đến năm 2030, công suất của Nhà máy sẽ đạt tới 30.000 m3/ngày với mức độ xử lý loại A theo Quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT của Bộ TN&MT.

Khi các dự án thu gom và XLNT hoàn thành, hầu như sông Tô Lịch cạn nguồn bổ cập nước về mùa khô. Tuy nhiên, một lượng không nhỏ các cụm dân cư và cơ sở dịch vụ như nhà hàng, quán ăn nằm rải rác ven sông, ở vị trí địa hình thấp nên khó thu gom vào hệ thống thoát nước tập trung, mà xả trực tiếp nước thải ra sông Tô Lịch. Tính toán sơ bộ theo TCVN 7957:2008 - Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế, tổng lượng nước thải không thể thu gom được trong lưu vực thoát nước S2 và S3 khoảng 10% - 20%.

Mặt khác, do dòng chảy chậm về mùa khô, các quá trình nội sinh trong sông mương (quang hợp, xác sinh vật chết…) làm hình thành thêm một lượng hữu cơ, tạo nên chất bẩn bổ sung vào sông, mương. Đặc biệt, nguy cơ tái ô nhiễm sông là rất cao do dòng chảy chậm và nước thải xả vào sông không được xử lý.

Các chất ô nhiễm trong sông, mương sẽ tự làm sạch do pha loãng và chuyển hóa. Tuy nhiên, hiệu quả tự làm sạch phụ thuộc rõ rệt vào vận tốc dòng chảy và quá trình pha loãng nước thải trong đó. Nước thải sau xử lý từ các nhà máy XLNT tập trung khi bổ cập vào sông, mương sẽ pha loãng các chất ô nhiễm, tạo dòng chảy, góp phần tăng cường ôxy, quang hợp… làm tăng khả năng tự làm sạch nước nguồn tiếp nhận.

Như vậy, để BVMT nước sông Tô Lịch, cần phải bổ cập nước thải sau xử lý cho sông, xử lý nước thải không thu gom được vào hệ thống thoát nước tập trung bằng các công nghệ phù hợp tại chỗ cũng như triển khai các giải pháp tăng cường quá trình tự làm sạch mà không gây ô nhiễm thứ cấp và ảnh hưởng xấu đến cảnh quan sông.

Các công nghệ xử lý phù hợp cho các nguồn thải không thu gom được ven sông Tô Lịch

Dọc tuyến sông với chiều dài 12,5 km từ mương Thụy Khuê đến Cầu Tó, có tới 49 điểm xả với cống thoát nước đường kính hơn 1.000 mm và hàng trăm miệng cống, đường kính nhỏ từ 150 mm - 600 mm, xả trực tiếp nước thải lưu lượng từ 15 m³ - 100 m3/ngày vào sông. Khảo sát các điểm xả nhỏ đường kính miệng cống từ D150 - D600 dọc sông Tô Lịch trong tháng 4/2015 (mùa khô) cho thấy, lưu lượng nước thải từ 15 m³ - 100 m3/ngày. Nồng độ các chất ô nhiễm chính trong các nguồn nước thải được nêu trên Hình 1.

 Hình 1. Các giá trị BOD5 , TSS và N-NH4 trong nước thải (Viện Nghiên cứu Cấp thoát nước và Môi trường (IWASSE), Công ty CP Tiến bộ Quốc tế (AIC) và Sở TN&MT Hà Nội)

Qua khảo sát tại 15 điểm xả cho thấy, nước thải từ các cống xả nhỏ có BOD5 dao động từ 90 mg/L - 179 mg/L và trung bình là 128 mg/L, hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) dao động từ 53 mg/L - 110,5 mg/L và trung bình là 86 mg/L, nitơ amoni (N-NH4) dao động từ 30,8 mg/L - 41,2 mg/L và trung bình là 37 mg/L. Sự dao động này phụ thuộc vào đặc điểm nguồn thải (chung cư, nhà hàng, công trình công cộng, nhà văn phòng…), cấu tạo tuyến cống thoát nước, tình trạng hoạt động của bể tự hoại… Ngoài các thông số ô nhiễm TSS, BOD5, N-NH4, kết quả khảo sát còn cho thấy, nước thải có P-PO4 từ 1,2 mg/L - 5 mg/L, COD từ 250 mg/L - 400 mg/L, tổng dầu mỡ trung bình là 4,1 mg/L và coliform lớn hơn 1100000 MPN/100 mL. Hàm lượng kim loại nặng trong nước thải ở mức thấp.

Tô Lịch (môi trường tiếp nhận nguồn thải phân tán), là sông cảnh quan và thoát nước đô thị nên chất lượng nước sông phải đảm bảo mức B1 theo QCVN 08:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. Mặt khác, nguồn bổ cập nước cho sông có thể là nước thải sau xử lý của các nhà máy XLNT tập trung trên lưu vực. Vì vậy, tất cả các loại nước thải khi xả vào sông Tô Lịch phải đáp ứng mức A của Quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, hoặc mức A của QCVN 14:2008/BTNMT.

Do đặc điểm nguồn thải nhỏ và thành phần tính chất nước thải như đã nêu, nước thải phân tán ven sông phải được thu gom và xử lý tại chỗ. Hệ thống XLNT phân tán này phải đảm bảo các yêu cầu như diện tích đất xây dựng nhỏ, cảnh quan ven bờ sông, chi phí đầu tư xây dựng hợp lý, vận hành đơn giản, hạn chế gây mùi và tiếng ồn.

Với các yêu cầu trên, sơ đồ tổ chức thoát nước và XLNT tại chỗ ven sông Tô Lịch cho các đối tượng xả thải không thu gom được vào hệ thống thoát nước tập trung được nêu trên Hình 2.

Hình2. Sơ đồ nguyên tắc xử lý tại chỗ nguồn nước thải ven sông Tô Lịch không thu gom được vào hệ thống thoát nước tập trung (Ghi chú: CSO - Giếng xả tràn nước mưa từ cống chung)

Hiện nay, phần lớn các đối tượng xả thải đều có bể tự hoại để xử lý sơ bộ nước đen trước khi đưa ra hệ thống thoát nước ngoài nhà. Các loại nước thải đen và xám qua giếng CSO để bơm về hệ thống XLNT tại chỗ. Khi mưa to, một phần hỗn hợp nước mưa và nước thải (được pha loãng) xả ra sông để giảm tải thủy lực cho hệ thống XLNT. Tùy từng điều kiện vị trí và diện tích đất xây dựng, cũng như khả năng đầu tư và vận hành của cơ sở xả thải mà xây dựng hệ thống XLNT, theo 2 bước (Bước 1: xử lý nước thải đến mức B; Bước 2: xử lý tiếp tục đến mức A của QCVN 14:2008/BTNMT để xả ra sông Tô Lịch), hoặc 1 bước (tích hợp các quá trình XLNT trong một công trình để nước thải được làm sạch đến mức A của QCVN 14:2008/BTNMT).

Sơ đồ một hệ thống XLNT tại chỗ công suất 30 m³ - 50 m3/ngày, bao gồm 2 công trình chính là bể xử lý sinh học theo nguyên tắc AO (bể Johkasou) và bãi lọc trồng cây cảnh quan được nêu trên Hình 3.

                      Hình 3. Sơ đồ bố trí hệ thống XLNT tại chỗ ven sông Tô Lịch

Theo Sơ đồ trên, nước thải từ các đối tượng xả thải được xử lý bước 1 trong các công trình (thiết bị) xử lý như là thùng Johkasou, hoặc bể lọc sinh học kị khí dòng hướng lên để BOD5 trong nước thải giảm xuống đến 50 mg/L (tương đương mức B theo QCVN 14:2008/BTNMT) và tiếp theo là xử lý trên bãi lọc trồng cây cảnh quan với các loại cây như chuối hoa (Canna indica), cỏ đậu (Arachis pintoi), thủy trúc (Cyperus involucrata Poiret)… Các chất ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng N, P và các vi khuẩn gây bệnh được xử lý tiếp tục để đủ điều kiện xả ra sông Tô Lịch: BOD5 trong nước thải giảm xuống dưới 20 mg/L, TSS dưới 30 mg/L, coliform dưới 3000 MPN/100 mL…

Hệ thống đường ống có lắp đặt máng 2 tầng, gắn với giá thể vi khuẩn ôxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải được Công ty Sekisui (Nhật Bản) đề xuất cũng sẽ phù hợp với một số đối tượng thoát nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ ven sông Tô Lịch (Hình 4). Nước thải sau quá trình này có BOD5 giảm xuống dưới 50 mg/L và TSS xuống dưới 70 mg/L, tiếp tục xử lý trên bãi lọc trồng cây cảnh quan hoặc trong công trình keo tụ - lắng, đạt mức A theo QCVN 14:2008/BTNMT trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

a. Sơ đồ cấu tạo đường ống

Bố trí đường ống trên hệ thống

Hình4. Thu gom và XLNT tại chỗ bằng hệ thống đường ống kết hợp bãi lọc trồng cây cảnh quan

Thùng xử lý sinh học hợp khối vật liệu composite (FRP), hệ thống đường ống dẫn nước thải có gắn vật liệu mang (giá thể) vi sinh và bãi lọc trồng cây cảnh quan (Hình 5) là những công trình hiệu quả về XLNT theo các chỉ tiêu TSS, BOD, TN, TP, coliform cao, dễ bố trí, lắp đặt ven sông và có chi phí vận hành bảo dưỡng thấp.

a. Thùng xử lý sinh học

b. Đường ống có gắn vật liệu mang vi sinh

Nguồn VEA/ Trần Đức Hạ,Nguyễn Bá Liêm