BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Đỗ Thị Minh Hạnh

XÂY DỰNG CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ VÀ CHỈ TIÊU
KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ ĐẢM BẢO HOẠT ĐỘNG BỀN
VỮNG CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải
Mã số: 9520320-2

LUẬN ÁN TIẾN SỸ

Hà Nội - Năm 2019


!
!

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Đỗ Thị Minh Hạnh

XÂY DỰNG CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ VÀ
CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ ĐẢM
BẢO HOẠT ĐỘNG BỀN VỮNG CỦA NHÀ
MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải

Tác giả xin trân trọng cám ơn PGS.TS. Trần Đức Hạ, TS. Phạm Tuấn Hùng và các
cán bộ Bộ môn Cấp thoát nước, Khoa Kỹ thuật Môi trường, Trường Đại học Xây
dựng và các thành viên trong các hội đồng bảo vệ Tiểu luận tổng quan, chuyên đề,
hội thảo khoa học đã đóng góp ý kiến cho nghiên cứu của tôi. Tôi cũng xin được
cảm ơn ban lãnh đạo Công ty Cổ phần thoát nước Bắc Ninh, cảm ơn các đồng
nghiệp, bạn bè, đặc biệt là gia đình đã luôn động viên, tạo điều kiện cho tôi hoàn
thành Luận án Tiến sỹ này.

!
!
!
!
!
!
!


iii!
!

!MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN …………………………………………………………………...i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ ix
DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................ xi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................
1.1.

8

thải đô thị trên thế giới .......................................................................................... 3
5
1.4.1. Thực trạng quản lý nước thải và hoạt động của các nhà máy xử lý nước
thải đô thị một số nước trên thế giới .................................................................. 35
1.4.2. Tổng quan về cơ chế chính sách và quản lý tài chính đảm bảo các nhà


máy xử lý nước thải hoạt động bền vững trên thế giới ...................................... 37


iv!
!

1.4.3. Thực trạng về đánh giá hoạt động bền vững của nhà máy xử lý nước thải
trên thế giới ........................................................................................................ 43
1.4.3.1. Đánh giá hoạt động bền vững của NMXLNT của Hy Lạp ............. 43
1.4.3.2. Đánh giá bền vững XLNT tại Thụy Điển ....................................... 44
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............. 48
2.1.

Cơ sở khoa học để xây dựng các tiêu chí đánh giá và chỉ tiêu đảm bảo tính

bền vững của NMXLNT đô thị ............................................................................... 4
8
2.1.1. Khái niệm chung .................................................................................... 48
2.1.2. Hoạt động bền vững của nhà máy xử lý nước thải đô thị tập trung ....... 49
2.1.2.1. Tính bền vững của NMXLNT đô thị .............................................. 49
2.1.2.2. Tính bền vững của NMXLNT đô thị tập trung trong bối cảnh Biến
đổi khí hậu ..................................................................................................... 53
2.1.3. Các tiêu chí đánh giá tính bền vững nhà máy XLNT đô thị ................... 54

3.2.1. Nhóm chỉ tiêu Công nghệ.......................................................................................... 86
3.2.1.1. Chỉ tiêu Công suất và chế độ thải nước...................................................... 86
3.2.1.2. Chỉ tiêu Hiệu quả xử lý nước thải................................................................. 87
3.2.2. Nhóm chỉ tiêu Vận hành và bảo trì........................................................................ 91
3.2.2.1. Chỉ tiêu Sự phù hợp với điều kiện của địa phương:.............................. 91
3.2.2.2. Chỉ tiêu Khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu................................. 92
3.2.2.3. Chỉ tiêu An toàn thân thiện với môi trường xung quanh.....................92
3.2.3. Nhóm chỉ tiêu Thể chế và quản lý:........................................................................ 93
3.2.3.1. Chỉ tiêu Cơ chế quản lý về hoạt động của đơn vị vận hành
NMXLNT................................................................................................................................ 93
3.2.3.2. Chỉ tiêu Tổ chức quản lý vận hành.............................................................. 93
3.2.3.3. Chỉ tiêu Quản lý tài sản.................................................................................... 97
3.2.4. Nhóm chỉ tiêu Tài chính............................................................................................ 99
3.2.4.1. Chỉ tiêu Giá dịch vụ thoát nước..................................................................... 99
3.2.4.2. Chỉ tiêu Nguồn thu của NMXLNT............................................................ 103
3.2.4.3. Chỉ tiêu Tiết kiệm chi phí vận hành và bảo trì:..................................... 104
3.3.

Áp dụng các tiêu chí và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để đảm bảo tính bền vững

trong hoạt động của nhà máy xử lý nước thải thành phố Bắc Ninh........................ 107
3.3.1. Mô tả hệ thống thoát nước và nhà máy xử lý nước thải thành phố Bắc
Ninh ………………………………………………………………………..107
3.3.1.1 . Hệ thống thoát nước thành phố Bắc Ninh........................................... 107
3.3.1.2 . Hiện trạng hoạt động của NMXLNT Bắc Ninh................................ 110
3.3.2. Đánh giá tính bền vững trong hoạt động của nhà máy xử lý nước thải
Bắc Ninh.................................................................................................................................... 112
3.3.2.1. Nhóm tiêu chí Công suất và hiệu quả XLNT........................................ 112
3.3.2.2. Nhóm tiêu chí Sự phù hợp của công nghệ XLNT với điều kiện địa
phương …………………………………………………………………...113

PHỤ LỤC ............................................................................................................ PL28


vii!
!

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ADB

Ngân hàng phát triển Châu Á

ASBR

Bể phản ứng theo mẻ cải tiến

BĐKH

Biến đổi khí hậu

BHT

Bùn hoạt tính

BOD

Nhu cầu ôxy sinh hóa

BTNMT



GIZ

Hợp tác Phát triển cộng hòa liên bang Đức

HTTN

Hệ thống thoát nước

JICA

Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản

KT-KT

Kinh tế kỹ thuật

NBD

Nước biển dâng

NMXLNT

Nhà máy xử lý nước thải

OM

Vận hành và bảo dưỡng

PPP

viii!

!

TN

Tổng nồng độ các chất nitơ quy về nồng độ Nitơ

TP

Tổng nồng độ Phốtphát quy về nồng độ Phốtpho

TSCĐ

Tài sản cố định

TSS

Tổng hàm lượng cặn lơ lửng

XLNT

Xử lý nước thải

UBND

Ủy ban nhân dân

VSV


Bảng 3.6. Hệ số không điều hòa theo TCVN 7957:2008 ......................................... 87!
Bảng 3.7. Sự phụ thuộc của nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đối đặc điểm
với HTTN đô thị từng khu vực [12]......................................................................... 87!
Bảng 3.8. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đô thị theo phương thức thu gom
[57, 73] .............................................................................................................. 88!

Bảng 3.9. Phạm vi ứng dụng các phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều
kiện nhân tạo [12] ..................................................................................................... 89!
Bảng 3.10. Bảng thống kê số trạm và số bơm nước thải của NMXLNT [33] ........ 109!


x!
!

Bảng 3.11. Đánh giá hoạt động bền vững NMXLNT Bắc Ninh theo các tiêu chí đề
xuất .......................................................................................................................... 116!
Bảng 3.12. Áp dụng các chỉ tiêu KT-KT để đảm bảo hoạt động bền vững cho
NMXLNT Bắc Ninh ............................................................................................... 126!
!


xi!
!

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 0.1. Tóm tắt nội dung và phương pháp nghiên cứu triển khai trong luận án....7
Hình 1.1. Các bước xử lý nước thải đô thị............................................................................... 13
Hình 1.2. Hệ thống cống chung với cống bao và giếng tách [9]...................................... 16
Hình 1.3. Nồng độ BOD5 trong nước thải đầu vào các NMXLNT đô thị [29]..........18
Hình 1.4. Thành phần N, P và K trong các loại bùn thải và phân chuồng [12]..........23

Hình 3.12. Hiệu quả xử lý TP của NMXLNT Bắc Ninh (số liệu 2018) ................. 121
Hình 3.13. Sơ đồ tổ chức quản lý của Công ty cổ phần thoát nước Bắc Ninh [18] 123

Hình 3.14. Sơ đồ đơn vị vận hành nước NMXLNT ThP Bắc Ninh ....................... 124


1!
!

MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Việt Nam có dân số đô thị lớn thứ sáu trong khu vực Đông Á [25]. Tốc độ đô thị hóa tại
Việt Nam đang diễn ra một cách nhanh chóng, với dự báo mỗi năm thêm một triệu cư
dân đô thị mới. Tính đến hết ngày 4/12/2018, cả nước có 819 đô thị, bao gồm: 2 đô thị
loại đặc biệt là Hà Nội và Thành phố (ThP) Hồ Chí Minh, 19 đô thị loại I, 26 đô thị loại
II, 46 đô thị loại III, 83 đô thị loại IV, 645 đô thị loại V. Ước tính đến năm 2020, dân số
đô thị khoảng 44 triệu người, chiếm 45% dân số đô thị cả nước, năm 2025, tổng số đô
thị cả nước khoảng 1000 đô thị, trong đó, đô thị từ loại

I đến đặc biệt là 17 đô thị, đô thị loại II là 20 đô thị; đô thị loại III là 81 đô thị; đô
thị loại IV là 122 đô thị còn lại là các đô thị loại V[30].
Trong khi đó hệ thống thoát nước (HTTN) và vệ sinh đô thị ở nước ta với cơ sở vật
chất kỹ thuật không đảm bảo về số lượng và chất lượng nên phạm vi phục vụ rất
hạn chế. Hệ thống cống thoát nước mới chỉ đáp ứng 50-60% dân số đô thị ở các
thành phố lớn và 30-40% ở các thành phố vừa và nhỏ. Số lượng các nhà máy xử lý
nước thải (NMXLNT) đã xây dựng rất ít và hoạt động không hiệu quả nên lượng
nước thải đô thị xử lý đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường không đáng kể. Theo Hội
Cấp thoát nước Việt Nam (2019), 37/63 địa phương có NMXLNT và 5 địa phương
đang xây dựng nhà máy xử lý nước thải (NMXLNT) sinh hoạt tập trung [16]. Tuy
nhiên, phần lớn, các NMXLNT đang hoạt động dưới 50% công suất thiết kế và xây

đánh giá về tình trạng này còn rất hạn chế và chưa đầy đủ. Vì vậy cần thiết phải xây
dựng các tiêu chí đánh giá sự hoạt động bền vững của các nhà máy

đó. Căn cứ vào các tiêu chí đánh giá và để giúp cho việc đưa ra giải pháp đảm bảo
cho các nhà máy XLNT hoạt động bền vững thì cần thiết phải xây dựng các chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật (KT-KT).
NMXLNT ThP Bắc Ninh được xây dựng theo nguồn vốn vay KFW (CHLB Đức) và
đưa vào vận hành vào năm 2013. Sau 5 năm hoạt động, nhà máy đã góp phần lớn
trong việc XLNT và cải thiện môi trường nước ThP Bắc Ninh. Để đảm bảo độ tin
cậy và khả năng ứng dụng, các số liệu thu thập về quản lý và vận hành NMXLNT
ThP Bắc Ninh được đánh giá theo các tiêu chí và chỉ tiêu KT-KT đề xuất.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
-!

thị.

Xây dựng các tiêu chí để đánh giá sự hoạt động bền vững của NMXLNT đô


3!
!

-! Xây

dựng các chỉ tiêu KT-KT để đảm bảo sự hoạt động bền vững cho NMXLNT

đô thị.
-! Áp

dụng các tiêu chí để đánh giá và chỉ tiêu KT –KT để đảm bảo sự bền vững trong


b)!

Nghiên cứu xây dựng các chỉ tiêu phù hợp nhằm đảm bảo hoạt động bền

vững của NM XLNT đô thị:
-!
-!

Lựa chọn các tiêu chí đánh giá tính bền vững của NMXLNT đô thị;
Xác định trọng số của các tiêu chí theo phương pháp phân tích thứ bậc (Analytic

Hierarchy Process-AHP) và tham vấn chuyên gia với việc sử dụng phần mềm Expert
choice 11;
-! Xây

dựng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để đảm bảo sự hoạt động bền vững trong của

các NMXLNT đô thị;


4!
!

-!

Hoạt động của NMXLNT ThP Bắc Ninh (Công nghệ XLNT; suất vốn đầu tư, tổ

chức quản lý vận hành; chi phí O&M; tiết kiệm chi phí: năng lượng, hóa chất, vận
hành,...; cơ chế thu hồi tài chính; ...).

(2) Sự phù hợp của công nghệ XLNT với điều
kiện địa phương
(3) Chi phí vận hành và bảo trì
(4) Điều kiện hoạt động của công trình và thiết
bị
(5) An toàn và thân thiện môi trường
(6) Sự thích ứng với các tác động bất lợi của
biến đổi khí hậu và thay đổi yếu tố đầu vào
Nhóm chỉ tiêu Công
nghệ:
-!Công suất và chế độ
nước thải
-!Hiệu quả XLNT

Nhóm chỉ tiêu Thể chế
và quản lý:
-!Cơ chế quản lý về hoạt
động của đơn vị vận hành
NMXLNT
-!Tổ chức quản lý

Nhóm chỉ tiêu Vận

-!Quản lý tài sản

hành và bảo trì:
-!Phù hợp với địa
phương
-!Khả năng thích ứng
BĐKH

Xác định các trọng số và
thứ tự ưu tiên các nhóm
tiêu chí đánh giá tính bền
vững của NMXLNT đô thị

Phân tích theo phương pháp
AHP kết hợp tham vấn
chuyên gia (hỗ trợ bằng
phần mềm Expert choice
11)

Xây dựng các nhóm chỉ
tiêu KTKT để đảm bảo sự
hoạt động bền vững của
các NMXLNT đô thị

Phân tích theo phương pháp
AHP (hỗ trợ bằng phần
mềm Expert choice 11)

Thảo luận kết quả nghiên
cứu và kiến nghị đề xuất
các giải pháp tăng cường
sự hoạt động bền vững các
NMXLNT đô thị

Đánh giá và hiệu chỉnh kết
quả nghiên cứu bằng số liệu
thu thập tại NMXLNT ThP
Bắc Ninh

hành đánh giá được hoạt động của các NMXLNT từ khâu lập dự án, thiết kế đến khâu
vận hành;
-! Chỉ

tiêu KT-KT giúp cho các nhà vận hành xây dựng các giải pháp để đảm bảo cho

NMXLNT hoạt động bền vững;
-!

Đánh giá được tình trạng hoạt động của NMXLNT Bắc Ninh trên cơ sở áp dụng

các tiêu chí và chỉ tiêu KT-KT được đề xuất từ kết quả nghiên cứu của Luận án.

8. Những đóng góp mới của luận án
-!

Xây dựng các tiêu chí đánh giá sự hoạt động bền vững của các NMXLNT đô thị ở

Việt Nam;
-!

Xây dựng các chỉ tiêu KTKT cho sự đảm bảo hoạt động bền vững của các

NMXLNT đô thị ở Việt Nam;
-!

Ứng dụng phương pháp AHP kết hợp với tham vấn chuyên gia để đề xuất và xác

định trọng số của các tiêu chí đánh giá tính bền vững trong hoạt động của các nhà máy
XLNT.

người cho các mục đích ăn uống, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa... của các khu dân cư,
công trình công cộng, cơ sở dịch vụ.... Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công
cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn…cũng tạo ra các loại nước thải có thành
phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt bao gồm
hai loại nước đen (thường gọi là nước vệ sinh) và nước xám.
Tiêu chuẩn nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước. Theo TCVN 7957:2008,
thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy bằng 80 đến 100% tiêu chuẩn cấp
nước. Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều
kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của
nhân dân. Nước thải từ các khu dân cư có thành phần chủ yếu là chất hữu cơ dễ
phân hủy sinh học, các chất dinh dưỡng N, P,... nên được dẫn về NMXLNT tập
trung; nước thải tại các cơ sở y tế có thành phần gần giống như nước thải tại các
khu dân cư nhưng chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh nên trước khi đưa về trạm xử lý
tập trung thì cần khử trùng; còn nước thải tại các cơ sở sản xuất công nghiệp có
thành phần tính chất phức tạp, có thể chứa nhiều chất độc hại nên trước khi đưa về
NMXLNT tập trung thì cần loại bỏ các chất độc hại. Thành phần ô nhiễm trong
nước thải sinh hoạt là chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng với hàm lượng lớn (từ 50
đến 55%), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Trong nước thải
đô thị còn có vi khuẩn gây bệnh phát triển, tổng số coliform từ 10 6 đến 109
MPN/100ml, fecal coliform từ 104 đến 107 MPN/100mL [12].


9"
"

- Nước thải sản xuất: Trong đô thị có thể có các cơ sở sản xuất và dịch vụ tạo nên
nước thải sản xuất. Tại đây nước được sử dụng như nguyên liệu, phương tiện sản
xuất như: để giải nhiệt, làm nguội thiết bị, làm sạch bụi và khí độc hại,... Ngoài ra
nó còn được sử dụng để vệ sinh công nghiệp, tưới cây rửa đường trong khuôn viên
nhà máy. Nhu cầu về cấp nước và lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu

chiếm từ 67 đến 85% [2]. Lượng nước thải sinh hoạt ở các nước đang phát triển ước
tính bằng 80% lượng nước cung cấp tại các vùng có mức độ phát triển bình thường
và bằng 90% tại các vùng phát triển mạnh [9].
Nhìn chung, tại các ThP lớn, mức độ sử dụng nước nằm trong khoảng 100 – 200
lít/ngày/người. Tại các vùng ven đô và nông thôn, mức độ sử dụng nước thường
thấp hơn so với thành phố, từ 50 đến 100 lít/người/ngày [12]. Hàm lượng đơn vị
chất thải trong nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào lượng nước tiêu thụ và chất lượng
cuộc sống tại các khu vực nghiên cứu.
Bảng 1.1. Tải lượng ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt ở đô thị một số nước
(Đơn vị: g/ người/ngày)
Quốc gia

BOD

SS

TN

TP

1970[64]

36

41

7

1.1


Thái Lan

Chaopia [62]

53

25

-

-

Puket [62]

42

-

-

-

Hà Nội [9]

40

-

-


và [39]

65 (Tổng)
60-65
30-35(đang 21-30 (đang
thay đổi)

thay đổi)

Ở Việt Nam, nước thải đô thị nói chung được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại và sau đó
sẽ được thu gom vào mạng lưới cống thoát nước chung để dẫn đến đến trạm xử lý
nên hàm lượng cặn từ trung bình đến thấp. Mặc khác tỷ lệ đấu nối từ bể tự hoại vào