PGS.TS. Đoàn Thu Hà – Hội Cấp thoát nước Việt Nam – Viện nghiên cứu Cấp thoát nước và Môi trường. Nhận bài ngày 20/8/2024; Phản biện: GS. TS. Đỗ Hậu, từ ngày 07/9/2024. Ngày duyệt đăng: 18/12/2024.

Hiện nay, tại rất nhiều đô thị ở Việt Nam, đặc biệt với các đô thị lớn, như ở Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, nước thải chưa được xử lý đã xả ra môi trường, gây ô nhiễm các kênh mương, sông, hồ đô thị. Bài viết này mong muốn đề xuất giải pháp áp dụng công nghệ wetland – đất ngập nước, nhằm cải thiện vệ sinh môi trường đô thị, kết hợp tạo cảnh quan. Công nghệ được đề xuất để xử lý nước thải chảy tràn, nước thải từ cống rãnh chảy trực tiếp vào sông, hồ không qua xử lý.

Cấu trúc hệ thống wetland trong xử lý nước thải. Ảnh nguồn internet

Applying wetland technology to improve environmental sanitation and create urban landscapes

Abstract: Currently, in many urban areas in Vietnam, especially in large cities such as Hanoi and Ho Chi Minh City, untreated wastewater has been discharged into the environment, polluting canals, lakes and urban rivers. This article wishes to propose a solution to apply wetland technology to improve urban environmental sanitation and create landscapes. The proposed technology is to treat overflow wastewater, wastewater from sewers flowing directly into rivers and lakes without treatment.

Wetland technology is a new modern system for the treatment of surface water, groundwater and domestic wastewater. In the context of increasingly serious water pollution, the need to find effective and sustainable wastewater treatment solutions has never been more urgent. Wetland technology has emerged as a green, environmentally friendly and highly effective solution for wastewater treatment.

In recent years, the urbanization process has increased rapidly, the number and scale of urban areas have continuously grown. Urban infrastructure has not been planned and built synchronously, in accordance with urban development, especially the infrastructure for waste and wastewater treatment, which is still lacking and weak, causing environmental problems.

Wetland technology treats wastewater, contributes to improving general environmental sanitation, protecting the water environment and at the same time creating ecological landscapes, and is proposed to be applied in places with vacant land, abandoned land near riverside areas. Wastewater is treated, organic pollutants and nutrients are removed by microorganisms, plants, and soil in biological processes. Landscape plants are watered and fertilized with wastewater containing organic matter and nutrients. The water coming out of wetlands has significantly improved quality. Wetland technology ensures the criteria of green technology, low cost, sustainable, and circular./

Bối cảnh chung

Trong những năm qua, quá trình đô thị hóa tăng nhanh, số lượng và quy mô đô thị liên tục phát triển. Hạ tầng đô thị không được quy hoạch và xây dựng đồng bộ, phù hợp với sự phát triển đô thị, trong đó đặc biệt phải kể đến hạ tầng xử lý rác thải, nước thải, còn thiếu và yếu, là nguyên nhân của các vấn đề liên quan tới môi trường.

Hiện nay, tại rất nhiều đô thị ở Việt Nam, đặc biệt với các đô thị lớn, như ở Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, nước thải chưa được xử lý xả ra môi trường, gây ô nhiễm các kênh mương, hồ và sông đô thị. Rác thải chưa được quản lý phù hợp, dẫn tới tình trạng rác thải tồn tại ở rất nhiều nơi trong đô thị, ảnh hưởng cảnh quan đô thị, gây ô nhiễm môi trường chung và môi trường nước nói riêng. Rất nhiều sông hồ, mặt nước đô thị có màu đen, bốc mùi hôi thối.

Hình 1. Ô nhiễm môi trường nước ở TP. Hồ Chí Minh

Ven sông, kênh mương ở khu vực đô thị có rất nhiều nơi có nước thải từ các hộ gia đình, hộ kinh doanh chảy tràn gây ô nhiễm môi trường ven sông, như một số điểm ở khu vực ven sông Hồng, thuộc địa bàn Quận Hoàn Kiếm, hoặc nước thải từ các cống thu gom ven sông không qua xử lý chảy thẳng xuống sông, kênh như ở nhiều điểm ven sông Nhuệ, sông Tô Lịch, sông Lừ… ở Hà Nội. Các chất ô nhiễm chính chủ yếu là chất hữu cơ, chất dinh dưỡng. Ở các khu vực ven sông/kênh mương cũng thường là nơi có rác thải vứt bừa bãi, làm xấu cảnh quan, gây ô nhiễm môi trường.

Hình 2. Khu vực ven sông Hồng thuộc Quận Hoàn Kiếm TP Hà Nội có nhiều điểm nước thải chảy tràn gây ô nhiễm môi trường

Hình 3. Nước thải từ cống chảy trực tiếp vào sông Tô Lịch ở Hà Nội

Để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường đô thị, cần thiết phải có các giải pháp quản lý rác thải và nước thải một cách đồng bộ, bài bản. Tất cả nước thải, rác thải đô thị cần được thu gom và xử lý một cách triệt để, không phát sinh ô nhiễm ra môi trường. Tuy nhiên, để thực hiện được cần có thời gian, nguồn lực lớn về cả vốn đầu tư, giải pháp kỹ thuật công nghệ, đặc biệt là đội ngũ nhân lực thực hiện đáp ứng yêu cầu.

Để góp phần cải thiện môi trường đô thị, song song với các giải pháp tổng thể đòi hỏi nguồn lực lớn, cần thiết có các giải pháp đơn lẻ, phù hợp, quản lý vận hành đơn giản, chi phí thấp.

Trong phạm vi bài viết này, tác giả mong muốn đề xuất giải pháp áp dụng công nghệ wetland – đất ngập nước, nhằm cải thiện vệ sinh môi trường đô thị, kết hợp tạo cảnh quan. Công nghệ được đề xuất để xử lý nước thải chảy tràn, nước thải từ cống rãnh chảy trực tiếp vào sông hồ không qua xử lý.

Giới thiệu công nghệ wetland trong xử lý nước thải

Công nghệ wetland là công nghệ xử lý nước thải bằng khu đất ngập nước tự nhiên hoặc nhân tạo, là môi trường thuận lợi để xử lý nước.

Hệ thống này sử dụng sự kết hợp của các quá trình vật lý, hóa học và sinh học để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải.

Cấu trúc của hệ thống Wetland

Hệ thống wetland thường bao gồm các thành phần chính sau:

• Vùng đất ngập nước: Đây là khu vực chính, nơi thực hiện quá trình xử lý nước thải. Nó có thể được thiết kế với các tầng đất, sỏi và cây cối để tạo điều kiện cho vi sinh vật và thực vật làm việc.
• Thực vật thủy sinh: Các loại cây trồng như lau, sậy và các loại thực vật ngập nước khác không chỉ giúp làm sạch nước mà còn góp phần tạo nên vẻ đẹp cho cảnh quan.
• Hệ vi sinh vật: Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy các chất hữu cơ và biến đổi các chất ô nhiễm thành các dạng ít độc hại hơn.

Có hai dạng wetland phổ biến là wetland dòng chảy mặt (free water surface wetland) (Hình 4) và wetland dòng chảy ngầm (subsurface flow wetland) (Hình 5). Giải pháp wetland xử lý nước thải được coi là giải pháp có chi phí đầu tư và quản lý vận hành thấp. Giải pháp ứng dụng công nghệ sinh học xử lý nước thải gần với tự nhiên, có hiệu quả xử lý cao và ổn định, có thể kết hợp tạo cảnh quan.

Hình 5. Wetland dòng chảy mặt	Hình 6. Wetland dòng chảy ngầm

Công nghệ wetland xử lý nước/nước thải đã được áp dụng ở nhiều nơi trên thế giới như wetland ở đảo Koh Phi Phi – Thailand, là một công đoạn trong xử lý nước thải đồng thời là công viên cảnh quan (Hình 7), hoặc dùng để xử lý nước ô nhiễm như wetland xử lý nước cho kênh Alexandra ở Singapore. Nước được bơm từ kênh lên qua hệ thống wetland xử lý loại bỏ cặn, chất hữu cơ và dinh dưỡng, sau đó được dẫn về kênh và chảy ra hồ Maria (Hình 8). Wetland Alexandra cũng là khu cảnh quan, điểm tham quan học tập tại Singapore.

Tại Việt Nam, công nghệ wetland đã được tác giả đề xuất để xử lý chất ô nhiễm, bảo vệ môi trường nước ở khu đô thị Ecopark (Hình 9), Văn Giang, Hưng Yên, và ở khu đô thị Mizuki Bình Chánh, TP Hồ Chí Minh (Hình 10). Các wetland hoạt động ổn định, hiệu quả xử lý cao.

Hình 9. Mặt bằng thiết kế wetland khu đô thị Ecopark	Hình 10. Mặt bằng thiết kế wetland khu đô thị Mizuki

Công nghệ wetland cải thiện vệ sinh môi trường, kết hợp tạo cảnh quan

Điều kiện áp dụng công nghệ:

Công nghệ wetland để xử lý nước thải, cải thiện vệ sinh môi trường được đề xuất áp dụng cho khu vực ven sông, kênh mương, ở gần những nơi có nước thải chảy tràn, có nước thải xả trực tiếp ra môi trường, những nơi có diện tích trống, đất hoang đủ rộng…

Công nghệ được đề xuất nhờ các ưu điểm nổi trội:

• Sử dụng wetland làm sạch nước là áp dụng công nghệ sinh học, xử lý làm sạch nước nhờ hệ vi sinh vật, cây trồng, đất và nước. Công nghệ gần như tự nhiên, có chi phí thấp, quản lý vận hành đơn giản, bền vững
• Có thể kiến tạo các khu cảnh quan sinh thái, có thể kết hợp tham quan, đào tạo, tăng diện tích xanh, cảnh quan
• Có chi phí đầu tư và quản lý vận hành thấp
• Quản lý vận hành đơn giản
• Hiệu quả xử lý cao, ổn định

Sơ đồ công nghệ xử lý gồm có:

• Công trình tách nước thải, dẫn vào bể thu gom
• Bể thu gom nước thải, kết hợp xử lý yếm khí
• Wetland xử lý nước

Bể thu gom nước thải đồng thời là bể lắng cặn, bể điều hòa và là bể xử lý sinh học yếm khí giúp giảm cặn, chất hữu cơ và chất dinh dưỡng. Dung tích bể được tính toán thiết kế cho thời gian lưu nước thải trong bể đạt tối thiểu 8 đến 12 tiếng. Tùy thuộc vào mức độ, hàm lượng các chất ô nhiễm của nước thải, có thể bố trí hệ thống sục khí nhỏ, gián đoạn, để duy trì môi trường yếm khí. Nước từ bể thu gom được bơm lên mương phân phối vào wetland. Bể thu gom có thể được xây ngầm, tận dụng diện tích bên trên làm bãi đỗ xe, sân chơi, thể thao. Mương phân phối là mương kín, phân phối ngầm, đảm bảo phân phối nước đều vào wetland.

Wetland giúp xử lý sinh học các chất ô nhiễm, hữu cơ và dinh dưỡng còn lại trong nước thải. Wetland có thể kết hợp các hình thức: wetland dạng dòng chảy mặt, wetland dòng chảy ngầm và wetland dạng nổi thả sen, súng tạo cảnh quan. Wetland được bố trí thiết kế và lựa chọn cây trồng đảm bảo hiệu quả xử lý và yếu tố tạo cảnh quan.

Hình 11. Một ví dụ mặt cắt qua wetland, có kết hợp wetland dòng chảy mặt wetland dòng chảy ngầm

Các loại thực vật được sử dụng trong công nghệ wetland

• Cỏ Vetiver: Với hệ rễ phát triển mạnh, cỏ Vetiver như một nhà máy lọc nước tự nhiên, hiệu quả cao trong việc xử lý các chất ô nhiễm. Loài cỏ này không chỉ dễ trồng, ít tốn kém mà còn có khả năng làm sạch môi trường một cách bền vững.
• Cây cỏ nến: Sở hữu hệ rễ chùm phát triển và khả năng thích nghi tốt với môi trường đất ẩm, cây cỏ nến là một lựa chọn tuyệt vời để xử lý nước thải, đặc biệt là các chất như asen.
• Cây thủy trúc: Với tốc độ sinh trưởng nhanh và hệ rễ phát triển mạnh, cây thủy trúc là một “chiến binh” dũng cảm trong việc chống lại ô nhiễm. Loài cây này đặc biệt hiệu quả trong việc hấp thụ amoni và asen.
• Cỏ voi: Không chỉ là nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng cho động vật, cỏ voi còn có khả năng xử lý ô nhiễm nitơ và phốt pho trong đất, góp phần cải thiện chất lượng đất trồng.

Hình 12. Hình ảnh một số cây trồng xử lý nước và kết hợp tạo cảnh quan

Việc thiết kế các wetland xử lý nước kết hợp kiến tạo các khu cảnh quan, sinh thái, có thể được đồng thời kết hợp là nơi tham quan, giáo dục về quản lý môi trường, thông qua việc bố trí các thùng đựng rác, các biển báo chỉ dẫn về quản lý rác thải, bảng giới thiệu về công nghệ wetland xử lý nước, góp phần nâng cao ý thức của người dân về vệ sinh môi trường, bảo vệ môi trường.

Kết luận

Công nghệ wetland xử lý nước thải, góp phần cải thiện vệ sinh môi trường chung, bảo vệ môi trường nước đồng thời kiến tạo các khu cảnh quan sinh thái, được đề xuất áp dụng ở những nơi có đất trống, đất bỏ hoang gần khu vực ven sông. Nước thải được xử lý, các chất ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng được loại bỏ nhờ hệ vi sinh vật, cây trồng, đất trong các quá trình sinh học. Các cây trồng tạo cảnh quan được tưới, bón nhờ nước thải có chứa chất hữu cơ, dinh dưỡng. Nước ra khỏi wetland có chất lượng được cải thiện đáng kể. Công nghệ wetland đảm bảo tiêu chí là công nghệ xanh, chi phí thấp, bền vững, tuần hoàn./.