Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu đề xuất mô hình tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho Thủ đô Viên Chăn, CHDCND Lào theo hướng kết hợp tập trung và phân tán

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:343

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường "Nghiên cứu đề xuất mô hình tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho Thủ đô Viên Chăn, CHDCND Lào theo hướng kết hợp tập trung và phân tán" trình bày các nội dung chính sau: Tổng quan về hiện trạng thoát nước ở Thủ đô Viên Chăn, CHDCND Lào và một số mô hình TN và XLNT đô thị trong khu vực và trên thế giới; Cơ sở khoa học về tổ cức thoát nước và xử lý nước thải cho Thủ đô Viên Chăn; Nghiên cứu lựa chọn mô hình thoát nước và xử lý nước thải cho Thủ đô Viên Chăn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu đề xuất mô hình tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho Thủ đô Viên Chăn, CHDCND Lào theo hướng kết hợp tập trung và phân tán

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI XAIGNAVONG LANGKONE NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÙ HỢP CHO THỦ ĐÔ VIÊN CHĂN CHDCND LÀO THEO HƯỚNG KẾT HỢP TẬP TRUNG VÀ PHÂN TÁN Chuyên ngành: KTMT - Công nghệ môi trường nước và nước thải Mã số: 9520320-2 LUẬN ÁN TIẾN SỸ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS. TS. Nguyễn Việt Anh Hà Nội - Năm 2023
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI XAIGNAVONG LANGKONE NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÙ HỢP CHO THỦ ĐÔ VIÊN CHĂN CHDCND LÀO THEO HƯỚNG KẾT HỢP TẬP TRUNG VÀ PHÂN TÁN Chuyên ngành: KTMT - Công nghệ môi trường nước và nước thải Mã số: 9520320-2 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS. TS. Nguyễn Việt Anh Hà Nội - Năm 2023
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của GS. TS. Nguyễn Việt Anh. Toàn bộ số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào khác. Tôi xin chịu trách nhiệm về các kết quả nghiên cứu và công bố của mình. Hà Nội, ngày 01 tháng 03 năm 2023 Tác giả XAIGNAVONG LANGKONE
ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn GS. TS. Nguyễn Việt Anh đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo trong Bộ môn, Khoa Kỹ thuật môi trường, Phòng Quản lý Đào tạo, Trường đại học Xây dựng Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo, dành nhiều thời gian trao đổi, tạo điều kiện để tôi hoàn thành công trình này, đồng thời đóng góp những ý kiến quý báu giúp tôi định hướng nghiên cứu một cách đúng đắn. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các doanh nghiệp đã đầu tư xây dựng các công trình thí điểm để tôi có kết quả khảo sát, các Bộ ban ngành hỗ trợ và cung cấp thông tin giúp tôi có được những tài liệu, số liệu quý báu, hữu ích nâng cao tính chính xác cho kết quả nghiên cứu của Luận án. Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và các cộng sự đã hết lòng giúp tôi có được hậu phương vững chắc, đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên tinh thần, hỗ trợ khi tôi khó khăn, giúp tôi hoàn thành bài nghiên cứu của mình. Hà Nội, ngày 01 tháng 03 năm 2023 Tác giả XAIGNAVONG LANGKONE
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... viii DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ xi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... xiv MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................1 2. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của Luận án ................................................2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.....................................................................3 4. Cơ sở khoa học ..................................................................................................3 5. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................3 6. Nội dung nghiên cứu .........................................................................................4 7. Ý nghĩa khoa học của Luận án ..........................................................................5 8. Ý nghĩa thực tiễn của Luận án ..........................................................................5 9. Tính mới của Luận án .......................................................................................5 10. Cấu trúc của luận án ..........................................................................................6 CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC Ở THỦ ĐÔ VIÊN CHĂN, CHDCND LÀO VÀ MỘT SỐ MÔ HÌNH TN VÀ XLNT ĐÔ THỊ TRONG KHU VỰC VÀ TRÊN THẾ GIỚI ....................................................8 1.1. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu: Thủ đô Viên Chăn, CHDCND Lào ........8 1.1.1. Điều kiện tự nhiên .......................................................................................... 8 1.1.2. Đặc điểm kinh tế, xã hội và quy hoạch phát triển của thành phố ................ 10 1.1.3. Hiện trạng cấp thoát nước và tình hình ô nhiễm môi trường ....................... 13 1.2. Tổng quan về các dự án cải tạo môi trường, thoát nước và xử lý nước thải ở Thủ đô Viên Chăn .....................................................................................................25 1.2.1. Các dự án cải tạo môi trường nước ở TĐVC năm 1991-2004..................... 25 1.2.2. Nghiên cứu cải thiện chất lượng môi trường nước Thủ đô Viên Chăn của JICA, 2011 ................................................................................................................ 26
iv 1.2.3. Nghiên cứu khả thi quy hoạch thoát nước và xử lý nước thải ở Thủ đô Viên Chăn của EDCF, 2013............................................................................................... 27 1.2.4. Nghiên cứu khả thi quy hoạch thoát nước ở Thủ đô Viên Chăn của Hungary năm 2020 ................................................................................................................... 28 1.2.5. Nhận xét thảo luận về các dự án TN và XLNT từng có trước đây tại TĐVC 29 1.3. Tổng quan về mô hình thoát nước và xử lý nước thải tại một số thành phố lớn của Lào ................................................................................................................30 1.3.1. Quy hoạch thoát nước và xử lý nước thải cho TP Luang Prabang .............. 30 1.3.2. Mô hình thoát nước và xử lý nước thải của TP Kaysone Phomvihane, tỉnh Savannakhet .............................................................................................................. 31 1.3.3. Nhận xét thảo luận các dự án TN và XLNT tại một số TP lớn của Lào...... 33 1.4. Các nghiên cứu về mô hình thoát nước và xử lý nước thải, các ứng dụng thực tế tại các thành phố ở các quốc gia có điều kiện tương tự với Lào ...........................33 1.4.1. Nghiên cứu về thoát nước và xử lý nước thải ở Thủ đô Hà Nội.................. 33 1.4.2. Nghiên cứu về “chiến lược vệ sinh” khu vực Nam Cần Thơ, Việt Nam ..... 34 1.4.3. Định hướng thoát nước và xử lý nước thải ở TP. Vĩnh Long, Việt Nam .... 37 1.4.4. Tổng quan về mô hình thoát nước và xử lý nước thải ở thành phố Hua Hín, Thái Lan ........................................................................................................... 39 1.4.5. Tổng quan về mô hình thoát nước và xử lý nước thải ở Thủ đô Phnom Penh, Campuchia ................................................................................................................. 40 1.4.6. Bài học kinh nghiệm từ các dự án TN và XLNT ở các thành phố, quốc gia có điều kiện tương tự Lào .............................................................................................. 42 1.5. Kết luận Chương 1 và đặt vấn đề nghiên cứu ..............................................44 CHƯƠNG II - CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN CHO LỰA CHỌN MÔ HÌNH THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ..............................45 2.1. Nguồn gốc, thành phần, tính chất của nước thải đô thị ...............................45 2.1.1 Nguồn gốc, thành phần tính chất của nước thải đô thị ................................ 45 2.1.2 Nguồn gốc, thành phần tính chất của bùn thải đô thị .................................. 45 2.2. Cơ sở khoa học lựa chọn mô hình thoát nước và xử lý nước thải ...............46 2.2.1. Các loại hệ thống thoát nước ....................................................................... 46 2.2.2. Các mô hình thoát nước và xử lý nước thải ................................................. 50
v 2.2.3. Một số công nghệ xử lý nước thải đô thị ..................................................... 53 2.2.4. Một số công nghệ xử lý nước thải quy mô nhỏ, chi phí thấp ...................... 57 2.2.5. Một số công nghệ xử lý bùn thải.................................................................. 66 2.3. Cơ sở tính toán, thiết kế hệ thống thoát nước và xử lý nước thải ................68 2.3.1. Các văn bản pháp quy liên quan thoát nước và xử lý nước thải ở Lào và Việt Nam làm cơ sở thiết kế.............................................................................................. 68 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm các công trình xử lý nước thải phân tán tại Thủ đô Viên Chăn .......................................................................................... 69 2.3.3. Phương pháp tính toán, thiết kế sơ bộ HTTN và XLNT ............................. 71 2.4. Xác định các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật; phân tích tài chính dự án xây dựng hệ thống TN và XLNT ...................................................................................................75 2.4.1. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật....................................................... 75 2.4.2. Phân tích tài chính dự án TN và XLNT ....................................................... 77 2.4.3. Phương pháp phân tích kinh tế - xã hội dự án TN và XLNT ...................... 79 2.4.4. Tính toán tỷ lệ lợi ích: chi phí (B/C) ............................................................ 87 2.4.5. Phương pháp phân tích đa tiêu chí để đánh giá, lựa chọn phương án thoát nước và xử lý nước thải phù hợp .............................................................................. 88 CHƯƠNG III – NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MÔ HÌNH TỔ CHỨC THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO THỦ ĐÔ VIÊN CHĂN ...........................90 3.1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm một số mô hình thoát nước và xử lý nước thải phân tán tại Thủ đô Viên Chăn ..........................................................................90 3.1.1. Kết quả thực nghiệm mô hình xử lý nước thải tại chỗ bằng bể tự hoại .......90 3.1.2. Kết quả thực nghiệm công nghệ xử lý nước thải phân tán BASTAF ..........92 3.1.3. Kết quả thực nghiệm mô hình XLNT phân tán bằng công nghệ ABR ........96 3.1.4. Kết quả thực nghiệm mô hình xử lý nước thải theo cụm công nghệ AO ....97 3.1.5. Kết quả thực nghiệm mô hình XLNT theo cụm, công nghệ Johkasou ........98 3.1.6. Tổng hợp các kết quả đánh giá và thảo luận ................................................99 3.2. Nghiên cứu đề xuất mô hình thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho Thủ đô Viên Chăn...........................................................................................................102 3.2.1. Giới hạn phạm vi nghiên cứu .....................................................................102 3.2.2. Phân chia lưu vực thoát nước và hướng thoát nước thải ...........................104
vi 3.2.3. Các phương án tổ chức thoát nước và xử lý nước thải ..............................105 3.2.4. Kết quả tính toán lưu lượng nước thải .......................................................108 3.2.5. Kết quả tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước và thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải theo các phương án .................................................................................108 3.2.6. Phương án đấu nối hộ gia đình vào mạng lưới thoát nước ........................116 3.2.7. Giải pháp quản lý bùn thải .........................................................................118 CHƯƠNG IV - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................121 4.1. Kết quả xác định các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật và phân tích kinh tế - xã hội theo các phương án..................................................................................................121 4.1.1. Kết quả xác định các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật và phân tích tài chính theo từng phương án .......................................................................................................121 4.1.2. Kết quả đánh giá lợi ích kinh tế - xã hội theo các phương án....................133 4.1.3. Kết quả phân tích lợi ích: chi phí (B/C) theo các phương án ....................137 4.1.4. Mối liên hệ giữa chi phí của mô hình thoát nước và xử lý nước thải theo mật độ dân số..................................................................................................................139 4.2. Đánh giá và lựa chọn mô hình thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho Thủ đô Viên Chăn ...................................................................................................140 4.2.1. Kết quả đánh giá các phương án theo phương pháp đa tiêu chí ................140 4.2.2. Đánh giá sự phù hợp với quy hoạch phát triển của thành phố ...................141 4.3. Đề xuất lộ trình thực hiện và mô hình tổ chức quản lý vận hành hệ thống thoát nước và xử lý nước thải cho Thủ đô Viên Chăn ............................................142 4.3.1. Lộ trình thực hiện dự án thoát nước và xử lý nước thải theo phương án tập trung kết hợp phân tán, tại chỗ ................................................................................142 4.3.2. Mô hình tổ chức quản lý vận hành hệ thống TN và XLNT cho Thủ đô Viên Chăn 145 KẾT LUẬN .............................................................................................................147 1. Kết luận ...................................................................................................... 147 2. Kiến nghị .................................................................................................... 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................151
vii MỤC LỤC PHỤ LỤC PL01. Số liệu tính toán dân số và lưu lượng PL02. Tính toán thủy lực cho các tuyến cống Phương án 1 PL03. Tính toán thủy lực cho các tuyến cống Phương án 2 PL04. Tính toán thủy lực cho các tuyến cống Phương án 3 PL05. Khái toán kinh tế phần mạng lưới PA1 PL06. Khái toán kinh tế phần mạng lưới PA2 PL07. Khái toán kinh tế phần mạng lưới PA3 PL08. Tính toán thiết kế TXLTT Q=28.000m³/ngđ_Phương án 1 PL09. Tính toán thiết kế TXLTT Q=22.500m³/ngđ_Phương án 2 PL10. Tính toán thiết kế TXLTT Q=1.500m³/ngđ_Phương án 2 PL11. Tính toán thiết kế TXLTT Q=2.000m³/ngđ_Phương án 2 PL12. Tính toán thiết kế TXLTT Q=1.000m³/ngđ_Phương án 2 PL13. Tính toán thiết kế TXLTT Q=500m³/ngđ_Phương án 2 PL14. Tổng hợp kết quả khái toán kinh tế xây dựng TXL theo PA3 PL15. Bảng tổng hợp phương án đấu nối, phương án thu gom và XLNT cho khu vực Trung tâm TĐVC PL16. Kết quả phân tích tài chính PL17. Kết quả thí nghiệm công trình thí điểm tại Lào PL18. Tổng hợp chi phí và lợi ích PL19. Tiêu chuẩn môi trường Lào, 81/CP, 2017 và Quy chuẩn VN về nước thải sinh hoạt (QCVN 7957:2008) và nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011) PL20. Tài liệu tham khảo: The World Bank, Water and Sanitation Program (2009). Economic Impacts of sannitation in Lao PDR (ESI-1) PL21. Tài liệu tham khảo: The World Bank, Water and Sanitation Program (2013). Economic Assessment of Sanitation Interventions in Lao People's Democratic republic (ESI-2)
viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. 1. Dữ liệu khí tượng thủy văn của Thủ đô Viên Chăn .................................. 9 Bảng 1. 2. Quy mô cấp độ các nhà máy tại Thủ đô Viên Chăn ............................... 11 Bảng 1. 3. Số lượng nhà máy có vốn đầu tư nước ngoài .......................................... 11 Bảng 1. 4. Số lượng khách du lịch hàng năm ........................................................... 12 Bảng 1. 5. Hệ thống ao hồ trong lưu vực TN của TĐVC ......................................... 16 Bảng 1. 6. Hệ thống kênh TN trong lưu vực TN của TĐVC .................................... 16 Bảng 1. 7. Các chỉ tiêu chất lượng NT ở các kênh thoát nước của TĐVC ............... 20 Bảng 1. 8. Quy hoạch thoát nước ở TĐVC của EDCF giai đoạn 2014-2030 ........... 27 Bảng 1. 9. Lượng nước thải phát sinh trung bình ở TP KaySone ............................. 32 Bảng 1. 10. Kết quả phân tích chi phí của các PA vệ sinh ở Nam Cần Thơ ............ 36 Bảng 1. 11. So sánh chi phí của các PA vệ sinh và quy chuẩn xả thải ..................... 38 Bảng 1. 12. Các thông số về trạm XLNT ở TP. Hua Hín, Thái Lan ........................ 39 Bảng 1. 13. So sánh các loại công nghệ XLNT cho TXL hồ Cheung Aek .............. 42 Bảng 2. 1. Thành phần, tính chất bùn bể tự hoại tại một số nước ............................ 46 Bảng 2. 2. So sánh hệ thống TN và XLNT tập trung và phân tán ............................ 52 Bảng 2. 3. Phân tích SWOT công nghệ xử lý nước thải AO .................................... 54 Bảng 2. 4. Phân tích SWOT công nghệ xử lý nước thải MBR ................................. 55 Bảng 2. 5. Phân tích SWOT công nghệ xử lý nước thải SBR .................................. 56 Bảng 2. 6. Phân tích SWOT công nghệ XLNT tại chỗ bằng BTH truyền thống ...... 57 Bảng 2. 7. Các loại bể tự hoại, cấu tạo và điều kiện áp dụng ................................... 60 Bảng 2. 8. Phân tích SWOT công nghệ XLNT phân tán BAST, BASTAF ............. 61 Bảng 2. 9. Phân tích SWOT công nghệ xử lý nước thải bằng hồ sinh học ............... 63 Bảng 2. 10. Quy mô công suất của bể Johkasou ....................................................... 66 Bảng 2. 11. Công nghệ XL bùn tại các TXL NT đô thị tại Việt Nam ...................... 68 Bảng 2. 12. Các điểm lấy mẫu đánh giá các công nghệ XLNT phân tán ở TĐVC .. 70 Bảng 2. 13. Các phương pháp phân tích tiêu chuẩn áp dụng trong thí nghiệm ........ 71 Bảng 2. 14. Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt ........................................................................................... 74 Bảng 2. 15. Chi phí đơn vị liên quan đến điều trị một số bệnh ................................ 80
ix Bảng 2. 16. Chi phí thiệt hại do giảm năng suất lao động vì các bệnh liên quan đến nước ........................................................................................................................... 82 Bảng 2. 17. Chi phí thiệt hại do tử vong ................................................................... 83 Bảng 2. 18. Chi phí tiếp cận nguồn nước và xử lý nước trong hộ gia đình .............. 84 Bảng 2. 19. Bảng tổng hợp các lợi ích theo hộ gia đình mỗi năm ............................ 87 Bảng 3. 1. Hiệu suất xử lý của BTH truyền thống ở TĐVC ..................................... 92 Bảng 3. 2. Các thông số của 3 bể BASTAF xây dựng thí điểm ............................... 93 Bảng 3. 3. Hiệu suất xử lý bằng công nghệ BASTAF ở TĐVC ............................... 95 Bảng 3. 4. Hiệu quả xử lý bằng công nghệ ABR ở TĐVC ....................................... 96 Bảng 3. 5. Hiệu quả xử lý bằng công nghệ bùn hoạt tính ở TĐVC .......................... 98 Bảng 3. 6. Hiệu suất XLNT của bể Johkasou tại Sân bay Quốc tế, TĐVC .............. 99 Bảng 3. 7. Bảng tổng hợp kích thước các tuyến cống chính - PA1 ........................ 109 Bảng 3. 8. Vị trí đặt trạm bơm và công suất của từng trạm bơm theo PA1 ............ 110 Bảng 3. 9. Bảng tổng hợp kích thước một số tuyến cống chính PA2 ..................... 111 Bảng 3. 10. Vị trí và công suất của các trạm bơm theo PA2 .................................. 113 Bảng 3. 11. Bảng tổng hợp kích thước một số tuyến cống chính PA3 ................... 114 Bảng 3. 12. Vị trí và công suất của từng trạm bơm theo PA3 ................................ 115 Bảng 3. 13. Chi phí vận hành khu sản xuất phân Compost .................................... 119 Bảng 3. 14. Doanh thu bán phân Compost ............................................................. 120 Bảng 4. 1. Tổng hợp chi phí XLNT cho 3 phương án thời điểm 2026-2030 ......... 122 Bảng 4. 2. Chi phí xử lý 1 m³ NT cho trạm xử lý TT và PT thời điểm tính toán ... 123 Bảng 4. 3. Tính toán suất đầu tư xây dựng công trình TN và XLNT cho 3PA ...... 123 Bảng 4. 4. Số tiền trung bình một hộ trả trong tháng theo các phương án ............. 129 Bảng 4. 5. Thiệt hại về môi trường khi có và không có HTTN và XLNT (Đã quy về thời điểm 2030) ....................................................................................................... 133 Bảng 4. 6. Lợi ích, hay thiệt hại về sức khỏe, nước sạch, thời gian, du lịch và các thiệt hại khác có thể giảm thiểu được, nhờ HTTN và XLNT theo 3 PA (Đã quy về thời điểm 2030)............................................................................................................... 136 Bảng 4. 7. Bảng tổng hợp chi phí và lợi ích về KT, xã hội và môi trường (Đã quy về thời điểm 2030) ....................................................................................................... 138
x Bảng 4. 8. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá đa tiêu chí........................................... 141 Bảng 4. 9. Tiến độ thực hiện dự án đối với TXL tập trung, Q=22.500m³/ngđ ....... 143 Bảng 4. 10. Tiến độ thực hiện DA đối với TXLPT No.01-05, TXLPT theo cụm .. 143
xi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 0.1. Sơ đồ logic và cấu trúc luận án ................................................................... 7 Hình 1. 1. Vị trí Thủ đô Viên Chăn (a) và Tháp Vàng That Luang (b) [17] .............. 8 Hình 1. 2. Tốc độ tăng trưởng GDP, TĐVC giai đoạn 2011-2020 [36], [37] .......... 10 Hình 1. 3. Quy hoạch phát triển Thủ đô Viên Chăn đến năm 2030 [48] .................. 13 Hình 1. 4. Bản đồ lưu vực thoát nước và hướng thoát nước của TĐVC [38]........... 14 Hình 1. 5. Sơ đồ hệ thống thoát nước khu vực đô thị ở Thủ đô Viên Chăn [46] ...... 17 Hình 1. 6. Thực trạng một số khu vực khó tiếp cận HTTN thành phố [12] ............. 17 Hình 1. 7. Tỷ lệ bao phủ của dịch vụ CN cơ bản ở các QG đang phát triển [57] ..... 19 Hình 1. 8. Tỷ lệ bao phủ của dịch vụ VS cơ bản ở các nước đang phát triển [57] ... 19 Hình 1. 9. Tiến độ loại bỏ tình trạng VS ngoài trời ở các nước đang PT [57] ......... 20 Hình 1. 10. Thực trạng các kênh thoát nước chính ở Thủ đô Viên Chăn ................. 20 Hình 1. 11. Giá trị của BOD5 ở các kênh thoát nước Thủ đô Viên Chăn, [mg/l] .... 21 Hình 1. 12. Giá trị của COD ở các kênh thoát nước Thủ đô Viên Chăn, [mg/l] ...... 22 Hình 1. 13. Giá trị của DO ở các kênh thoát nước Thủ đô Viên Chăn, [mg/l] ......... 23 Hình 1. 14. Giá trị của TSS ở các kênh thoát nước Thủ đô Viên Chăn, [mg/l] ........ 23 Hình 1. 15. Giá trị của T-P ở các kênh thoát nước Thủ đô Viên Chăn, [mg/l] ......... 24 Hình 1. 16. Giá trị của T-N ở các kênh thoát nước Thủ đô Viên Chăn, [mg/l] ........ 24 Hình 1. 17. Giá trị Tổng Coliform ở các kênh TN x10.000 [MPN/100 ml] ............. 25 Hình 1. 18. Các vị trí dự kiến đặt TXL tập trung giai đoạn dài hạn [28].................. 26 Hình 1. 19. Mô hình TN và XLNT tập trung ở TĐVC của EDCF ........................... 28 Hình 1. 20. Mô hình TN & XLNT tập trung ở TĐ Viên Chăn của Hungary [41].... 29 Hình 1.21. Giới thiệu về thành phố Luang Prabang [29] .......................................... 30 Hình 1. 22. Bản đồ TP Kaysone Phomvihane, Tỉnh Savannaket ............................. 31 Hình 1. 23. Quy hoạch thoát nước ở Nam Cần Thơ ................................................. 35 Hình 1. 24. Sơ đồ quy trình thu gom, xử lý và tận dụng nước tiểu [34] ................... 36 Hình 1. 25. Quy hoạch thoát nước của TP. Vĩnh Long ............................................ 37 Hình 1. 26. Quy hoạch thoát nước của TP. Hua Hín, Thái Lan................................ 39 Hình 1. 27. Quy hoạch thoát nước của Thủ đô Phnom Penh, Campuchia ............... 41 Hình 2. 1. Sơ đồ bố trí đường ống mạng lưới thoát nước [4] ................................... 49
xii Hình 2. 2. Phương pháp đấu nối các tuyến ống cấp 3 [4] ......................................... 49 Hình 2. 3. XLNT bằng công nghệ thiếu khí - hiếu khí (AO) .................................... 53 Hình 2. 4. Dây chuyền công nghệ XLNT sinh học với màng lọc MBR ................... 55 Hình 2. 5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải SBR ................................. 56 Hình 2. 6. Cấu tạo của bể tự hoại .............................................................................. 57 Hình 2. 7. Sơ đồ tính kích thước của bể tự hoại cải tiến BAST [2] .......................... 58 Hình 2. 8. Sơ đồ cấu tạo của bể tự hoại cải tiến BAST ............................................ 59 Hình 2. 9. Công nghệ XLNT tại chỗ bằng bể BASTAFAT chế tạo sẵn ................... 61 Hình 2. 10. Nguyên lý làm việc của công nghệ XLNT bằng hồ sinh học ................ 63 Hình 2. 11. Sơ đồ hệ thống XLNT với bể BASTAF và bãi lọc trồng cây ................ 64 Hình 2. 12. Công nghệ XLNT tại chỗ bằng bể xử lý hợp khối AFSB ...................... 65 Hình 2. 13. Công nghệ XLNT tại chỗ bằng bể Johkasou ......................................... 66 Hình 2. 14. Sơ đồ về các phương pháp XL bùn của nhà máy XLNT ....................... 67 Hình 2. 15. Bảng tổng hợp chi phí cho các loại lợi ích về sức khỏe......................... 83 Hình 2. 16. Chi phí tiếp cận nguồn nước và xử lý nước trong hộ gia đình [55] ....... 85 Hình 2. 17. Lợi ích trung bình tiết kiệm hàng năm cho mỗi hộ gia đình .................. 85 Hình 3. 1. Một số công nghệ XLNT phân tán hiện có tại TĐVC ............................. 90 Hình 3. 2. Sơ đồ bể tự hoại sử dụng ở TĐVC ........................................................... 90 Hình 3. 3. Lấy mẫu NT hộ gia đình XLNT qua BTH xây bằng gạch...................... 91 Hình 3. 4. Lấy mẫu NT hộ gia đình XLNT qua BTH bằng nhựa đúc sẵn ................ 91 Hình 3. 5. Sơ đồ nguyên lý bể tự hoại cải tiến BASTAF [11] .................................. 93 Hình 3. 6. Lấy mẫu nước thải tại bể BASTAF- Pilot 01 .......................................... 94 Hình 3. 7. Lấy mẫu nước thải tại bể BASTAF- Pilot 02 .......................................... 94 Hình 3. 8. Lấy mẫu nước thải tại bể BASTAF- Pilot 03 .......................................... 94 Hình 3. 9. Sơ đồ nguyên lý công nghệ ABR ............................................................. 96 Hình 3. 10. Sơ đồ mô hình XLNT công nghệ bùn hoạt tính truyền thống ............... 97 Hình 3. 11. Mối liên hệ giữa hiệu suất xử lý theo (a) BOD5, (b) T-N với chi phí quy đổi của các công nghệ XLNT ở TĐVC .................................................................. 100 Hình 3. 12. Khu vực khảo sát và khu vực nghiên cứu ............................................ 103 Hình 3. 13. Phân chia lưu vực và hướng thoát nước thải........................................ 104
xiii Hình 3. 14. Sơ đồ tổ chức thoát nước và thu gom nước thải ở TĐVC ................... 105 Hình 3. 15. Tổ chức TN và XLNT cho KV1-Trung tâm TĐVC theo PA1 ............ 106 Hình 3. 16. Tổ chức TN và XLNT cho KV1-Trung tâm TĐVC theo PA2 ............ 107 Hình 3. 17. Tổ chức TN và XLNT cho KV1-Trung tâm TĐVC theo PA3 ............ 108 Hình 3. 18. Hiện trạng đấu nối công trình vệ sinh của các hộ gia đình .................. 116 Hình 3. 19. Phương án đấu nối cho các hộ gia đình có bể tự hoại .......................... 116 Hình 3. 20. Phương án đấu nối cho các hộ gia đình không có bể tự hoại............... 117 Hình 3. 21. Phương án đấu nối cho TXL theo cụm dùng AO, Johkasou ............... 117 Hình 3. 22. Phương án đấu nối cho các làng bản, hộ gia đình phân tán ................. 117 Hình 3. 23. Phương án XLNT cho các hộ gia đình xây mới hoặc cải tạo BTH ..... 118 Hình 3. 24. Nguồn gốc và giải pháp xử lý bùn thải tại KV Trung tâm TĐVC....... 118 Hình 4. 1. Lộ trình tăng phí nước thải theo các phương án (USD/m3) ................... 127 Hình 4. 2. Cơ cấu về phân bổ trả phí thoát nước và xử lý nước thải ...................... 128 Hình 4. 3. Thiệt hại về môi trường do COD và TSS (Đã quy về thời điểm 2030) . 135 Hình 4. 4. Thiệt hại về sức khỏe, nước sạch, thời gian, du lịch và các thiệt hại khác theo các phương án TN và XLNT (Đã quy về thời điểm 2030) ............................. 137 Hình 4. 5. Thiệt hại có thể giảm thiểu hay lợi ích kinh tế của dự án TN&XLNT (Đã quy về thời điểm 2030) ........................................................................................... 138 Hình 4. 6. Mối liên hệ giữa chi phí của các phương án TN và XLNT theo mật độ dân số (Đã quy về thời điểm 2030) ................................................................................ 140 Hình 4. 7. Biểu đồ mạng nhện phân tích hiệu quả của 3 phương án ...................... 141
xiv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT A. Các chữ viết tắt Tiếng Việt BTCT Bê tông cốt thép BTH Bể tự hoại BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường BVMT Bảo vệ môi trường CHDCND Cộng hòa Dân chủ Nhân dân CN Cấp nước CP Chi phí CPBQ Chi phí bình quân CS Công suất CTN Cấp thoát nước DA Dự án DATN Dự án thoát nước DS Dân số HTTN Hệ thống thoát nước MH Mô hình MH TN Mô hình thoát nước MLTN Mạng lưới thoát nước NT Nước thải NTSH Nước thải sinh hoạt PA Phương án PP Phương pháp PT Phân tán QCVN Quy chuẩn Việt Nam QHĐT Quy hoạch đô thị QHTN Quy hoạch thoát nước QHTT Quy hoạch tổng thể QLNT Quản lý nước thải QLBT Quản lý bùn thải
xv VSV Vi sinh vật TB Trạm bơm TB PT Trạm bơm phân tán TB TT Trạm bơm tập trung TC Tiêu chuẩn TCMT Tiêu chuẩn môi trường TCTN Tổ chức thoát nước TĐ Thủ đô TĐVC Thủ đô Viên Chăn TNN Tài nguyên nước TP Thành phố TP LPB Thành phố Luang Prabang TT Tập trung TXL Trạm xử lý TXLNT Trạm xử lý nước thải XL Xử lý XLNT Xử lý nước thải B. Các chữ viết tắt Tiếng Anh ADB Ngân hàng phát triển Châu Á AO Thiếu khí - Hiếu khí BATS Bể tự hoại cải tiến có các vách ngăn mỏng BASTAF Bể tự hoại cải tiến có các vách ngăn mỏng và ngăn lọc kỵ khí BCR Tỷ số giữa lợi ích và chi phí BORDA Hiệp hội Nghiên cứu và phát triển Quốc tế Bremen CAPEX Chi phí đầu tư xây dựng CAS Công nghệ bùn hoạt tính truyền thống CBA Phân tích chi phí - lợi ích CBS Mô hình vệ sinh dựa vào cộng đồng DANIDA Cơ quan phát triển quốc tế Đan Mạch DEWATS Hệ thống xử lý nước thải phân tán
xvi EDCF Quỹ hợp tác phát triển kinh tế EU Liên minh Châu Âu EWEC Hành lang kinh tế Đông - Tây GRET Tổ chức nghiên cứu và đổi mới công nghệ GMS Tiểu vùng Mê Kông mở rộng GRP Ống nhựa gia cường thủy tinh HRT Thời gian lưu nước HSXL Hiệu suất xử lý JICA Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản LIRE Viện Năng lượng tái tạo MFF Hỗ trợ tài chính nhiều đợt MPWT Bộ Giao thông, Công chính và Vận tải OPEX Chi phí quản lý vận hành PMO Văn phòng Thủ tướng Chính phủ RBC Bể xử lý sinh học dạng đĩa quay (Rotating Biological Contactor) SBS Mô hình vệ sinh cho trường học SUDS Giải pháp thoát nước đô thị bền vững TKN Tổng Nito Kjeldahl UBND Ủy ban nhân dân UNESCO Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hợp quốc VUDAA Cơ quan quản lý và phát triển đô thị VUDMC Cơ quan quản lý và phát triển đô thị 2010 WREA Ủy ban Tài nguyên nước và Môi trường WWTP Nhà máy/Trạm xử lý nước thải
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Thủ đô Viên Chăn (TĐVC), CHDCND Lào là trung tâm văn hóa, xã hội, kinh tế và là thành phố có tốc độ đô thị hóa nhanh nhất trong cả nước. Để đáp ứng yêu cầu ngày càng tăng của thành phố, từ năm 2010 trở lại đây có nhiều dự án quy hoạch và phát triển hạ tầng kỹ thuật đô thị, hạ tầng xã hội được triển khai thực hiện, đóng góp cải thiện bộ mặt mới của thành phố, cũng như đóng góp phát triển kinh tế xã hội. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển kinh tế, xã hội, những áp lực về tài nguyên, môi trường cho Thủ đô được tạo ra như: gia tăng dân số, tăng nhu cầu cấp nước, thoát nước và xử lý nước thải, quản lý chất thải rắn, gia tăng tình trạng ô nhiễm, thêm gánh nặng cho môi trường ở TĐVC. Vấn đề thoát nước mưa, nước thải, xử lý nước thải đối với thành phố Viên Chăn còn khá nan giải. Trong khu vực trung tâm thành phố có 14 kênh với tổng chiều dài khoảng 43,71 km, có 16 đầm nước, ao hồ tự nhiên với tổng diện tích khoảng 1.197,98 ha. Hiện tại, nước mưa, nước thải sau khi qua bể tự hoại (BTH), đều chảy qua các ao đầm, kênh mương nhỏ nội đô rồi qua hai hệ thông kênh chính là kênh Hông Xeng và Hông Ke và xả vào đầm That Luang phía Đông TĐVC. Cuối cùng qua đầm Na Hay, đầm Na Khoai, sông Mak Hioa và tiêu thoát nước ra sông Mê Kông phía Nam cách trung tâm thành phố 50 km. Quá trình đô thị hóa làm cho ao hồ, kênh mương nơi tiếp nhận nước mưa, nước thải bị san lấp, thu hẹp diện tích, ảnh hưởng xấu đối với tiêu thoát nước, gây ngập úng và ô nhiễm môi trường, …. Theo ước tính, lượng nước thải phát sinh tại TĐVC những năm 2020, 2025, 2030 tương ứng, khoảng 261.000, 325.600 và 384.000 m3/ngđ. Hệ thống thoát nước TĐVC không đồng bộ, còn chắp vá và chưa có trạm xử lý nước thải tập trung (TXLNT TT) [50] [49]. Từ năm 1990 đến nay, đã có một số nghiên cứu và dự án liên quan đến cải thiện môi trường ở TĐVC như: EU-DANIDA-2000, JICA-2011, EDCF-2013 và Hungary- 2020... Các dự án này đề xuất nghiên cứu theo mô hình TN và XLNT tập trung (TT) hoàn toàn cho khu vực trung tâm thành phố (như dự án EDCF, Hungary), hay mô
2 hình phân tán (PT) theo cụm kết hợp với tại chỗ cho khu vực ven đô và ngoại ô (như dự án EU-DANIDA, JICA...). Các nghiên cứu nói trên phần lớn chỉ dừng ở mức nghiên cứu tiền khả thi hay khả thi. Chỉ có vài công trình thí điểm nhỏ được thực hiện vận hành thử và không bền vững. Cho đến nay, Thủ đô Viên Chăn (TĐVC) cũng như các thành phố khác của Lào chưa có chiến lược, quy hoạch, giải pháp TN và XLNT đô thị cho cả giai đoạn trước mắt, trung hạn và dài hạn. Thiếu cơ sở pháp lý (luật, nghị định, tiêu chuẩn, quy chuẩn) thiếu nguồn lực tài chính, chưa có nhân lực cũng như mô hình quản lý phù hợp là các thách thức lớn. Do điều kiện kinh tế đất nước khó khăn, chính quyền TĐVC khó có điều kiện phân bổ nguồn lực đầu tư xây dựng hệ thống TN và XLNT so với các dự án hạ tầng ưu tiên khác như cầu đường, thủy lợi cấp nước hay cấp điện. Để góp phần giải quyết những khó khăn tồn tại trong TN và XLNT đô thị ở TĐVC như đã trình bày ở trên, tác giả xin đề xuất đề tài “Nghiên cứu đề xuất mô hình tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho Thủ đô Viên Chăn, CHDCND Lào, theo hướng kết hợp tập trung và phân tán”. 2. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của Luận án  Mục đích nghiên cứu: - Nghiên cứu đề xuất mô hình tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phù hợp cho Thủ đô Viên Chăn, CHDCND Lào với các giải pháp công nghệ và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khả thi, nhằm nâng cao tỷ lệ người dân được tiếp cận tới các dịch vụ vệ sinh, bảo vệ sức khỏe, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước và các thiệt hại do vệ sinh kém, phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và định hướng phát triển của TĐVC đến năm 2030 và các năm tiếp theo, đồng thời làm cơ sở nhân rộng cho các đô thị đang phát triển khác.  Mục tiêu nghiên cứu: - Đề xuất được mô hình tổ chức TN và XLNT với các giải pháp công nghệ TN và XLNT phù hợp cho TĐVC. - Xác định được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của HTTN và XLNT khả thi với điều kiện kinh tế - xã hội của TĐVC, CHDCND Lào từ nay đến năm 2030, trong điều