Bể lọc JOHKASHO Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại nguồn có những ưu điểm gì?

Những thông tin về JOHKASHO và hệ thống XLNT JOHKASHO bạn nên biết 

Xí bệt lần đầu tiên xuất hiện ở Nhật năm 1911 và trở nên phổ biến vào giữa thế kỷ 20. Ðồng thời trong thời gian này, Nhật trở thành một nước công nghiệp phát triển và thu hút một lượng lớn nhân lực từ vùng nông thôn ra thành thị. Nhu cầu về sử dụng phân chuồng cho sản xuất nông nghiệp ngày càng giảm do sử dụng phân hóa học. Từ đó vấn đề vệ sinh môi trường ngày càng nổi cộm tại các khu vực dân cư đông đúc đã dẫn tới sự ra đời của “Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại nguồn”, theo tiếng Nhật gọi là Johkasou (đọc là giô-ca-su, viết tắt là JKS) có nghĩa là “bể lọc”. Hai phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt tại nguồn (sử dụng JKS) và xử lý nước thải tập trung đang được ứng dụng song hành tại Nhật. Hiện nay 70% dân Nhật có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt tập trung, 23% (tức 28 triệu người) sử dụng hệ thống JKS, còn lại 7% dùng bể phốt.

JKS đầu tiên có cấu tạo đơn giản và chủ yếu xử lý nước thải đen (phân và nước thải từ nhà vệ sinh), theo đó chỉ khoảng 60% BOD được xử lý. Do gia tăng dân số và các vấn đề vệ sinh môi trường ngày càng tăng, JKS cải tiến đã ra đời và được quy định áp dụng từ năm 2001. JKS cải tiến cho phép xử lý đồng thời cả nước thải đen và nước thải xám (nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, máy giặt).

JKS chủ yếu được áp dụng cho những điều kiện sau: (1) nơi không có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt; và (2) các khu vực mật độ dân số cao sử dụng hệ thống xử lý nước thải tại nguồn để tái sử dụng lại nước thải (cho xí bệt, tưới cây cảnh/trong vườn, nước trang trí).

JKS được phân loại theo mức độ xử lý nước thải khác nhau. JKS qui mô nhỏ được thiết kế cho một gia đình từ 5-10 người, qui mô vừa cho 11-50 người và qui mô lớn cho 51-5000 người.

Nước thải sinh hoạt từ nhà vệ sinh, nhà tắm, nhà bếp và máy giặt chảy vào hệ thống JKS. Chỉ số BOD, Nitơ, Phốtpho trong nước thải phụ thuộc vào chất lượng cuộc sống và tính chất của cơ sở thải ra. Thông thường nước thải sinh hoạt có chỉ số BOD 200mg/l, Nitơ 50mg/l, và Phốtpho 5mg/l. Tùy tính chất và loại JKS mà nước thải xử lý có có chỉ số BOD nhỏ hơn 20, 10, 5 (mg/l); Nitơ nhỏ hơn 20, 15, 10 (mg/l); Phốtpho nhỏ hơn 1 (mg/l).

Cấu tạo và chức năng hoạt động: JKS cải tiến gồm có 5 ngăn (bể) chính:

*   Ngăn thứ nhất (bể lọc kỵ khí): Tiếp nhận nguồn nước thải, sàng lọc các vật liệu rắn, kích thước lớn (giấy vệ sinh, tóc,...), đất, cát có trong nước thải;
*   Ngăn thứ hai (bể lọc kỵ khí): loại trừ các chất rắn lơ lửng bằng quá trình vật lý và sinh học.
*   Ngăn thứ ba (bể lọc màng sinh học): loại trừ BOD, loại trừ Nitơ, Phốtpho bằng phương pháp màng sinh học.
*   Ngăn thứ tư: Bể trữ nước đã xử lý
*   Ngăn thứ  năm (bể khử trùng): diệt một số vi khuẩn bằng Clo khô, thải nước xử lý ra ngoài.

Chất lượng xử lý nước thải được quyết định ở ngăn thứ ba phụ thuộc vào chất liệu màng sinh học được sử dụng. Chất lượng màng sinh học càng cao thì hiệu quả xử lý và gía thành JKS càng cao. Kỹ thuật màng lọc cao cho phép xử lý gần như tri?t để các thành phần nước thải như BOD 2,3mg/l, N 8mg/l, tổng chất rắn lơ lửng TSS < 5mg/l, tổng khuẩn Ecoli < 100 tế bào/l. Tuy nhiên việc sử dụng màng sinh học dễ dẫn đến tắc màng lọc và hệ thống này cần phải súc rửa 3 tháng một lần. Trong trường hợp này nước thải có thể được tái sử dụng.

Hệ thống JKS cải tiến cần phải được cung cấp điện năng liên tục cho quá trình vận hành. Ðiện năng giúp vận hành bơm khí, ổn định dòng chảy, và duy trì tuần hoàn hệ thống nước thải. Ðiện năng tiêu thụ cho một hệ thống JKS cho một gia đình 5- 10 người vào khoảng 350 đến 500kW/năm phụ thuộc vào loại JKS.

Bã lắng đọng (bùn lắng) trong hệ thống JKS cần phải được hút (ít nhất 1 lần trong 1 năm) và xử lý. Trung bình một hộ gia đình (5-10 người, nước tiêu thụ 250 lít/người/ngày), tổng lượng bã trong 1 năm vào khoảng 58,8 kg (trọng lượng khô). Xe tải chuyên dụng (trọng tải 2-4 tấn) được sử dụng cho việc hút bã (ảnh dưới). Bã lắng đọc sau khi được hút vào xe rồi được chuyên chở tới trạm xử lý bã lắng đọng. Sản phẩm sau quá trình xử lý là chất rắn sinh học được sử dùng làm khí sinh học, vật liệu composit, sản suất phân bón hoặc xi măng.

Luật Johkasou: Luật JKS năm 1983 qui định việc sản xuất, lắp đặt, bảo trì và xử lý bùn lắng từ hệ thống JKS, đồng thời qui định việc đăng ký và cấp phép cho nhân viên lắp đặt, bảo trì, và cấp phép cho cơ sở xử lý bùn lắng.

Bộ Môi trường và Bộ Ðất đai, Cơ sở hạ tầng và Giao thông chịu trách nhiệm giám sát luật về các nội dung sau (xem thêm hình vẽ):

Bộ Môi trường giám sát luật thực hiện xử lý nước thải  

*   Bảo trì và xử lý bùn lắng (trách nhiệm thực hiện của chủ hộ)
*   Kiểm tra chất lượng nước hàng năm (trách nhiệm thực hiện của chủ hộ thông qua thanh tra độc lập do Bộ môi trường chỉ định)
*   Nhân viên bảo trì (chủ hộ có thể thuê)
*   Cấp phép cho cơ sở xử lý bùn lắng.

Bộ Ðất đai, Cơ sở hạ tầng và Giao thông giám sát luật:

*   Lắp đặt JKS (trách nhiệm thực hiện của chủ hộ)
*   Sản xuất JKS
*   Nhân viên lắp đặt JKS (chủ hộ có thể thuê)
*   Ðăng ký nhân viên lắp đặt JKS
*   Qui cách và vị trí thải

Chính sách hỗ trợ cho việc mua và lắp đặt cho JKS như sau. Chủ hộ chịu 60% tổng chi phí; chính quyền địa phương hỗ trợ 27%; chính phủ hỗ trợ 13%. Tuy nhiên chủ hộ ở  những vùng xúc tiến đặc biệt, có thể được hỗ trợ tới 90%.

Về đào tạo nhân lực, chính phủ thành lập “Trung tâm giáo dục vệ sinh môi trường” là một viện nghiên cứu và giáo dục chuyên nghiệp về Johkasou (JKS). Trung tâm đào tạo cán bộ kỹ thuật và phát triển công nghệ phục vụ lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng JKS. Trung tâm cung cấp thông tin cho các nhà quản lý trong việc ban hành tiêu chuẩn và quy định kỹ thuật JKS. Trung tâm tham gia vào các hoạt động lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, khử bùn và thanh tra các hệ thống JKS.

2. Khả năng áp dụng tại Việt Nam

Cơ sở pháp lý: Theo Thông tư số 125/2003/TTLT-BTC-BTNMT, ngày 18/12/2003, nước thải sinh hoạt được quy định như sau:
Nước thải sinh hoạt là nước thải ra môi trường từ:

*   Hộ gia đình;
*   Cơ quan nhà nước;
*   Ðơn vị vũ trang nhân dân;
*   Trụ sở điều hành, chi nhánh, văn phòng của các tổ chức, cá nhân;
*   Các cơ sở rửa ô tô, xe máy;
*   Bệnh viện; phòng khám chữa bệnh; nhà hàng, khách sạn; cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ khác;
Khối lượng nước thải sinh hoạt được tính bằng mức nước sạch tiêu thụ.

Khoản 1, Ðiều 81 của Luật bảo vệ môi trường (số 52/2005/QH11, ngày 29/11/2005) nêu: “Ðô thị, khu dân cư tập trung phải có hệ thống thu gom riêng nước mưa và nước thải; nước thải sinh hoạt phải được xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi đưa vào môi trường”.

Tiêu chuẩn môi trường của nước thải sau sau khi xử lý (TCVN 7222:2002) được quy định

Hiện trạng nước thải sinh hoạt: Tuy đã có cơ sở pháp lý (Luật và Tiêu chuẩn môi trường đối với nước thải sinh hoạt), song hiện trạng nước thải sinh hoạt và xử lý nước thải đang là vấn đề cấp bách cần được đặt ra để từng bước cải thiện tình hình.

Tại một số các thành phố lớn, thị xã và thị trấn chỉ một số khu vực dân cư có hệ thống cống rãnh thải nước thải sinh hoạt song hệ thống này thường dùng chung với hệ thống thoát nước mưa thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên hoặc ao hồ hoặc sông suối hoặc thải ra biển. Hầu như không có hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải sinh hoạt riêng biệt.

Một ví dụ điển hình là thành phố Hà Nội. Theo số liệu thống kê mới đây, trung bình một ngày Hà Nội thải 458000 m3 nước thải, trong đó 41% là nước thải sinh hoạt, 57% nước thải công nghiệp, 2% nước thải bệnh viện. Chỉ có khoảng 4% nước thải được xử lý. Phần lớn nước thải không được xử lý đổ vào các sông Tô Lịch và Kim Ngưu gây ô nhiễm nghiêm trọng 2 con sông này và các khu vực dân cư dọc theo sông. Theo số liệu đo vào tháng 8/2002, BOD tại sông Kim Ngưu cao tới 92,4 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép tới 9 lần. Hồ cá và cá tại hai quận Hoàng Mai và Thanh Trì đã bị ô nhiễm nặng do lấy nước từ 2 con sông nêu trên. Số liệu thống kê cho thấy toàn lưu vực đang có khoảng 26.300 giường bệnh (trong đó Hà Nội chiếm tới 47%) thuộc hơn 1.400 cơ sở y tế, với lượng nước thải y tế ước tính khoảng hơn 10.000m3/ngày và nước thải bệnh viện không hề được xử lý mà đổ thằng vào các dòng sông.

Không chỉ ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh mà ở các đô thị khác như Hải Phòng, Huế, Ðà Nẵng, Nam Ðịnh, Hải Dương... nước thải sinh hoạt cũng không được xử lý độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá tiểu chuẩn cho phép (TCCP), các thông số chất lơ lửng (SS), BOD; COD; Ô xy hoà tan (DO) đều vượt từ 5-10 lần, thậm chí 20 lần TCCP.
Tại các vùng nông thôn, các cụm dân cư (làng, xã) tình hình vệ sinh môi trường còn đáng lo ngại hơn. Phần lớn các gia đình không có nhà xí hợp vệ sinh. Hầu hết nước thải sinh hoạt thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên.

Về tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nông nghiệp, hiện nay Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn là nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số vi khuẩn E. coliform trung bình biến đổi từ 1.500- 3.500MNP/100ml ở các vùng ven sông Tiền và sông Hậu, tăng lên tới 3800- 12.500MNP/100ML ở các kênh tưới tiêu.

Việc thu gom và xử lý nước thải tập trung đang còn gặp nhiều bất cập và hạn chế. Công tác xử lý nước thải chưa được đẩy mạnh, tại một số đô thị cũng có xây dựng một số trạm xử lý nước thải  cục bộ cho các bệnh viện như (Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Huế, Ðà Nẵng...) nhưng do nhiều nguyên nhân  như thiết kế, vận hành, bảo dưỡng, không có kinh phí... mà nhiều trạm xử lý sau một thời gian ngắn hoạt động đã xuống cấp và ngừng hoạt động.

Ngoài ra, việc thu gom và xử lý nước thải tập trung còn có một số hạn chế sau:

*   Chi phí đầu tư hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải cũng như chi phí vận hành và bảo trì rất cao (trong đó 70% chi phí cho việc lắp đặt đường ống). Ví dụ, ở Nhật chi phí này khoảng 12-16 triệu USD/người;
*   Tiêu tốn nhiều nước để rửa trôi và vận chuyển;
*   Dễ gây ô nhiễm nước ngầm do đường ống bị rò rỉ, khó kiểm tra;
*   Nước chưa được xử lý thu gom tại trạm xử lý dễ gây ô nhiễm môi trường và nước mặt;
*   Thậm chí sau khi xử lý, trạm xử lý hiện đại vẫn có thể tồn đọng các chất hoạt động sinh học như hócmôn và kháng sinh;

Ðề xuất giải pháp: Với vấn đề hiện trạng của nước thải sinh hoạt vừa nêu, các hạn chế của việc thu gom và xử lý nươc thải tập trung, và các ứng dụng tích cực của Johkasou của Nhật Bản, đề nghị có một cơ cấu nghiên cứu, biện pháp ứng dụng, và triển khai lắp đặt Johkasou tại Việt Nam, từng bước cải thiện chất lượng môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống.

3. Một số phương thức tiếp nhận và ứng dụng công nghệ Johkasou của Nhật Bản

a. Ðiểm lại đôi nét về lịch sử phát triển của Johkasou ở Nhật Bản :

Năm 1944, tiêu chuẩn về vệ sinh toà nhà đã được ban hành và thuật ngữ “Johkasou” xuất hiện lần đầu trong bộ tiêu chuẩn này.

Năm 1954 thùng xử lý nước cống (ra đời năm 1900) được đổi tên thành Johkasou Night soil và nghị định về thông báo lắp đặt và các tiêu chuẩn về bảo dưỡng Johkasou Night soil đã được ban hành.

Năm 1960 tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản (JIS) quy định công suất của Johkasou được ban hành. Tiêu chuẩn này bao gồm một chuỗi các công thức ước tính công suất của Johkasou cho các toà nhà với những mục đích sử dụng khác nhau.
Năm 1970 các nhà nghiên cứu đã cho ra đời loại Johkasou gappei-shori quy mô nhỏ.

Năm 1980 tiêu chuẩn xây dựng Johkaso được sửa đổi và tiêu chuẩn xây dựng Johkasou gappei-shori  với số người sử dụng từ 51 người trở lên được bổ xung vào.

Năm 1983 Luật Johkasou ra đơì điều chỉnh toàn bộ quá trình: sản xuất, lắp đặt và quản lý các hệ thống Johkasou theo luật pháp - thiết lập một hệ thống cấp bằng kỹ thuật viên về Johkasou. Các chứng chỉ quốc gia về Johkasou như “Công nhân lắp  đặt Johkasou” và “Người vận hành Johkasou” được phê chuẩn.

Nãm 1988, tiêu chuẩn xây dựng Johkasou gappei-shori từ 10 người trở lên được đưa vào các hộ gia đình.

Năm 2000 Luật Johkasou được sửa đổi và loại Johkasou tandoku-shori bị xoá tên trong luật này. Luật sửa đổi yêu cầu các Johkasou mới được lắp đặt phải là loại Johkasou gappei-shori.

Theo các mốc lịch sử trên thì Johkasou đã có 64 năm hình thành và phát triển ở Nhật Bản, ban đầu là loại đơn giản từ sự kết hợp giữa một bể tự hoại và một bộ lọc nước nhỏ giọt. Theo thời gian cùng với việc hoàn chỉnh về luật pháp để điều chỉnh việc sản  xuất  và sử dụng Johkasou là việc cải tiến kỹ thuật, phát triển cấu trúc kỹ thuật của Johkasou phù hợp với các toà nhà có những mục đích sử dụng khác nhau, cho đến nay Johkasou ở  Nhật Bản có đến 12 nhóm khác nhau tuỳ thuộc vào chất lượng nước thải ở mỗi nhánh xả và chia thành 2 loại theo quy mô sử dụng: từ 5 đến 50 người sử dụng là Johkasou quy mô nhỏ giành cho các hộ gia đình và từ 51 người trở lên đến 5000 người là loại quy mô lớn dành cho những khu chung cư, trường học, bệnh viện, công sở... Ðộ phức tạp về cấu tạo và chất lượng xử lý nước thải  của mỗi nhóm hay mỗi loại quy mô có những yêu cầu công nghệ khác nhau.

b. Khả năng phát triển các cơ sở sản xuất Johkasou gappei-shori ở Việt Nam

Nguyên lý vận hành tạo ra các cơ chế hoạt động của các phản ứng lý, hoá, sinh trong Johkasou gappei-shori để tạo ra kết quả xử lý nước thải sinh hoạt một cách tối ưu đáp ứng tiêu chuẩn nước thải của Nhật Bản hiện nay là một quá trình nghiên cứu dày công của các nhà khoa học Nhật Bản, nó không hề đơn giản chút nào. Tuy nhiên chúng ta có điều kiện và có nhiều sự hỗ trợ để thừa hưởng thành quả trí tuệ đó.

Việc chế tạo và sản xuất phần cứng của Johkasou gappei-shori không quá khó khăn, năng lực sản xuất của nhiều doanh nghiệp Việt Nam có thể thực hiện được. Qua quá trình tìm hiểu thực tế quy trình sản xuất Johkasou gappei-shori ở các doanh nghiệp Nhật  Bản và tìm hiểu cấu tạo phần cứng của Johkasou gappei-shori chúng tôi nhận thấy rằng: Sau 1 năm tiếp nhận sản phẩm và công nghệ vận hành của Johkasou gappei-shori qua con đường thương mại chúng ta có thể thực hiện nội địa hoá 60% đến 70% các bộ phận thiết bị cấu thành Johkasou gappei-shori.

Tiếp nhận và ứng dụng công nghệ Johkasou của Nhật Bản thông qua con đường nhập  đồng bộ các nhóm sản phẩm Johkasou gappei-shori trong một giai đoạn và tiến tới thực hiện sản xuất nội địa hoá Johkasou trong nước là con đường ngắn nhất, chịu ít chi phí nhất, nhanh chóng giảm giá thành tạo điều kiện cho việc xã hội hoá Johkasou ở Việt Nam.

TS Trần Phương Đông
KS. Đỗ Tất Việt

Tham khảo thêm các Modun tại Việt Nam 

 

Viết bình luận

Bạn đã gửi bình luận thành công. Xin cảm ơn!