Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải theo hướng phát triển bền vững

Từ khoảng hơn 20 năm trở lại đây, nhiều nghiên cứu bắt đầu hiện thực hóa các cách tiếp cận mới đối với công nghiệp vệ sinh môi trường, đó là hướng phát triển bền vững - nền kinh tế tuần hoàn (circular economy), thu hồi tối đa tiềm năng về mặt năng lượng, vật chất và nước từ nước thải đô thị. Bài báo này tổng quan những thay đổi trong công nghiệp xử lý nước thải theo hướng phát triển bền vững mà Việt Nam có cơ hội theo đuổi.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải theo hướng phát triển bền vững Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải theo hướng phát triển bền vững Cao Thế Hà1*, Vũ Ngọc Duy2, Nguyễn Thị An Hằng3, Nguyễn Trường Quân1, Cao Thế Anh4, Trần Mạnh Hải5, K. Fukushi6, H. Katayama6 Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 2 Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 3 Chương trình kỹ thuật môi trường, Trường Đại học Việt Nhật, Đại học Quốc gia Hà Nội 4 Khoa Kỹ thuật hóa học, Đại học KU Leuven (Bỉ) 5 Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 6 Khoa Kỹ thuật đô thị, Đại học Tokyo (Nhật Bản) 1 Ngày nhận bài 8/11/2018; ngày chuyển phản biện 14/11/2018; ngày nhận phản biện 10/12/2018; ngày chấp nhận đăng 18/12/2018 Tóm tắt: Hiện nay, trên thế giới nước thải đô thị được xử lý tới cấp 2 (xử lý hữu cơ, TN tới nitrat, vi sinh), cấp 3 (xử lý TN, TP), một số nơi đã xử lý nâng cao tới mức tái sử dụng hoặc bổ cập nguồn an toàn. Xử lý cấp 2 là cách tiếp cận thông thường được khởi động từ đầu thế kỷ XX ở châu Âu, Mỹ và Việt Nam cũng đang đi theo hướng này, đôi khi phát triển tới cấp 3. Tuy nhiên, xử lý kiểu này tốn nhiều điện năng (trung bình thế giới hiện là 4% lượng điện quốc gia, và tới 2040 sẽ là 8%), lãng phí các tài nguyên có thể tái tạo trong nước thải. Mặt khác, lượng rác thải sinh hoạt tăng không ngừng theo dân số và mức sống, các thành phố lớn ở Việt Nam phải chi tới 3-3,5% ngân sách để thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải sinh hoạt, trong đó, khoảng 60% là rác hữu cơ, chủ yếu là dùng công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh. Từ khoảng hơn 20 năm trở lại đây, nhiều nghiên cứu bắt đầu hiện thực hóa các cách tiếp cận mới đối với công nghiệp vệ sinh môi trường, đó là hướng phát triển bền vững - nền kinh tế tuần hoàn (circular economy), thu hồi tối đa tiềm năng về mặt năng lượng, vật chất và nước từ nước thải đô thị, nước thải giàu hữu cơ từ công nghiệp và khu vực chăn nuôi cũng như phần hữu cơ trong rác sinh hoạt (RSH). Bài báo này tổng quan những thay đổi trong công nghiệp xử lý nước thải theo hướng phát triển bền vững mà Việt Nam có cơ hội theo đuổi. Từ khóa: chất thải, công nghệ xử lý nước thải, nước thải, nước thải đô thị. Chỉ số phân loại: 2.7 Đặt vấn đề Hiện nay, trên thế giới nước thải đô thị thường được xử lý tới cấp 2 (loại bỏ hữu cơ - HC, tổng nitơ - TN có thể chuyển hóa tới nitrat, xử lý vi sinh), xử lý cấp 3 (loại bỏ thêm TN, tổng phospho - TP), một số nơi đã xử lý nâng cao tới mức đạt các tiêu chuẩn có thể tái sử dụng hoặc bổ cập nguồn nước. Đây là cách tiếp cận thông thường được khởi động từ đầu thế kỷ XX ở châu Âu, Mỹ và về nguyên tắc là đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh môi trường. Hiện nay, Việt Nam cũng đang thực hiện theo hướng này. Tuy nhiên, phương thức xử lý kiểu này tiêu tốn nhiều điện năng, trung bình thế giới hiện nay lĩnh vực nước cấp và nước thải tiêu thụ tới 4% lượng điện quốc gia, và tới 2040 sẽ là 8%) [1], đồng thời lãng phí các tài nguyên có thể tái tạo có trong nước thải (nước, năng lượng, N, P, K…). Nhiều nhà khoa học gần đây coi kiểu xử lý nước thải này là sai đường, một số khác thì kêu gọi hãy “khai mỏ trong nước thải” [2, 3]. Mặt khác, lượng rác thải sinh hoạt tăng không ngừng theo sự gia tăng của dân số và mức sống. Các thành phố lớn ở Việt Nam phải chi tới 3-3,5% ngân sách để thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải sinh hoạt, trong đó khoảng 60% là rác hữu cơ, chủ yếu là dùng công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh [4]. Phương thức xử lý này kéo theo nhu cầu lớn và không ngừng tăng về diện tích đất xây dựng bãi chôn lấp, dẫn đến những thách thức không nhỏ về việc phải đối phó với các hệ quả môi trường phát sinh từ các bãi chôn lấp rác như nước rỉ rác, mùi, các vectơ truyền bệnh, phát thải khí nhà kính (KNK)… Đây là giải pháp rất lãng phí tài nguyên, chỉ có tiềm năng nhỏ trong việc thu hồi năng lượng từ khí bãi rác, các công nghệ khác (làm phân compost, đốt, nhà máy phân loại…) có suất đầu tư và chi phí vận hành rất lớn, khó khăn trong việc tiêu thụ sản phẩm (phân compost) nên thiếu tính bền vững. Từ khoảng hơn 20 năm trở lại đây, nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học Tác giả liên hệ: Email: caotheha@gmail.com * 61(1) 1.2019 50 Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Current status of in wastewater treatment technology toward sustainable development The Ha Cao1*, Ngoc Duy Vu2, Thi An Hang Nguyen3, Truong Quan Nguyen1, The Anh Cao4, Manh Hai Tran5, K. Fukushi6, H. Katayama6 Research Centre for Environmental Technology and Sustainable Development, University of Science, Vietnam National University, Hanoi 2 Faculty of Chemistry, University of Science, Vietnam National University, Hanoi 3 Program of Environmental Engineering, Vietnam Japan University (MEE-VJU), Vietnam National University, Hanoi 4 Department of Chemical Engineering, KU Leuven (Belgium) 5 Institute of Environmental Technology, Vietnam Academy of Scie ...