Khi hệ thống xử lý nước thải đã vận hành nhiều năm, công suất thực tế thay đổi hoặc chất lượng nước đầu ra không còn ổn định, chủ đầu tư thường phải cân nhắc giữa hai phương án: cải tạo hệ thống xử lý nước thải hiện hữu hoặc tháo dỡ để xây mới hệ thống xử lý nước thải.
Không phải trường hợp nào xây mới cũng là phương án phù hợp. Nếu bể xử lý, đường ống và hạ tầng hiện hữu vẫn còn tốt, công nghệ vẫn có khả năng đáp ứng yêu cầu và hệ thống chỉ gặp vấn đề về thiết bị, tải lượng hoặc hiệu suất xử lý thì cải tạo, sửa chữa và nâng cấp thường có thể tiết kiệm đáng kể chi phí và thời gian.
Ngược lại, nếu công trình đã xuống cấp nghiêm trọng, công suất thực tế vượt xa thiết kế hoặc công nghệ hiện tại không còn khả năng đáp ứng quy chuẩn thì xây mới có thể phù hợp hơn.
Vì vậy, quyết định cải tạo hay xây mới hệ thống xử lý nước thải cần dựa trên khảo sát thực tế, tính toán kỹ thuật và so sánh tổng chi phí đầu tư, vận hành trong dài hạn.
Khi nào nên ưu tiên cải tạo hệ thống xử lý nước thải?
Hệ thống còn đủ hoặc gần đủ công suất
Một trong những yếu tố đầu tiên cần kiểm tra là công suất thực tế của hệ thống so với lưu lượng và tải lượng ô nhiễm hiện tại.
Ví dụ, hệ thống được thiết kế xử lý 100 m³/ngày nhưng lưu lượng thực tế chỉ khoảng 70–80 m³/ngày thì chưa nhất thiết phải xây mới. Nếu chất lượng nước đầu ra chưa đạt, nguyên nhân có thể nằm ở việc phân phối dòng chảy, thời gian lưu, hệ thống cấp khí, bơm tuần hoàn, bùn vi sinh, hóa chất hoặc chế độ vận hành.
Trong một số trường hợp, chỉ cần cải tạo hệ thống xử lý nước thải, bổ sung thêm giá thể vi sinh, điều chỉnh bể sinh học, thay máy thổi khí, tăng khả năng tuần hoàn hoặc tối ưu lại chế độ vận hành là có thể cải thiện đáng kể hiệu quả xử lý.
Trường hợp lưu lượng tăng nhưng mức tăng không quá lớn, chủ đầu tư cũng có thể cân nhắc nâng công suất từng phần thay vì phá bỏ toàn bộ hệ thống.
Kết cấu bể và hạ tầng chính còn tốt
Đây là yếu tố rất quan trọng khi đánh giá khả năng sửa chữa hệ thống xử lý nước thải.
Nếu các bể bê tông hiện hữu vẫn đảm bảo khả năng chịu lực, không bị sụt lún nghiêm trọng, chỉ xuất hiện một số vị trí nứt, thấm hoặc xuống cấp cục bộ thì có thể tiến hành sửa chữa và chống thấm thay vì xây lại toàn bộ.
Tương tự, đường ống công nghệ, đường điện, nhà điều hành, sàn thao tác và các hạng mục phụ trợ nếu vẫn sử dụng được thì nên tận dụng.
Khi xây mới, chủ đầu tư không chỉ phải chi phí cho phần bể mà còn phát sinh chi phí phá dỡ, vận chuyển phế thải, xây dựng lại đường ống, điện, tủ điều khiển, nhà che và các hạng mục phụ trợ. Vì vậy, việc tận dụng được hạ tầng hiện hữu có thể giúp giảm đáng kể tổng mức đầu tư.
Công nghệ hiện tại vẫn có khả năng đáp ứng quy chuẩn
Không phải hệ thống xử lý nước thải cũ đều đồng nghĩa với công nghệ lạc hậu.
Một hệ thống sử dụng công nghệ sinh học như bùn hoạt tính, MBBR, AAO hoặc các quá trình hóa lý vẫn có thể được cải tạo để nâng cao hiệu quả xử lý nếu kết cấu và thể tích các công trình chính còn phù hợp.
Chẳng hạn, hệ thống đang xử lý tốt BOD và COD nhưng chưa kiểm soát ổn định nitơ thì có thể nghiên cứu bổ sung hoặc cải tạo khu vực thiếu khí, tăng tuần hoàn nitrat, điều chỉnh cấp khí hoặc bổ sung giá thể vi sinh.
Nếu vấn đề nằm ở thiết bị, có thể thay máy thổi khí, bơm chìm, bơm định lượng, máy khuấy hoặc hệ thống khử trùng. Nếu vấn đề nằm ở điều khiển, có thể nâng cấp tủ điện, timer, biến tần, cảm biến hoặc PLC tùy mức độ tự động hóa cần thiết.
Như vậy, nâng cấp hệ thống xử lý nước thải không nhất thiết phải thay đổi toàn bộ công nghệ. Quan trọng là xác định đúng nguyên nhân khiến hệ thống hoạt động kém hiệu quả.
Chi phí cải tạo hệ thống XLNT thấp hơn đáng kể so với xây mới
Chi phí là yếu tố mà chủ đầu tư cần đặc biệt quan tâm.
Một phương án cải tạo có thể bao gồm sửa chữa bể, chống thấm, thay thiết bị, cải tạo đường ống, bổ sung công trình xử lý, thay vật liệu lọc hoặc cải thiện hệ thống điều khiển.
Trong khi đó, xây mới thường bao gồm toàn bộ chi phí thiết kế, xây dựng, thiết bị, đường ống, điện, tủ điều khiển, nhà che, đấu nối và các chi phí liên quan khác.
Không nên chỉ so sánh giá trị đầu tư ban đầu. Cần đánh giá cả chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải sau khi hoàn thành.
Một hệ thống cải tạo có vốn đầu tư thấp nhưng tiêu thụ điện lớn, cần nhiều hóa chất và thường xuyên phát sinh sự cố thì chưa chắc đã là phương án kinh tế. Ngược lại, một phương án cải tạo hợp lý có thể vừa giảm vốn đầu tư vừa giảm chi phí vận hành.
Do đó, nên lập ít nhất hai phương án: cải tạo và xây mới, sau đó so sánh CAPEX, OPEX, thời gian thi công và tuổi thọ dự kiến của hệ thống.
Diện tích xây dựng bị hạn chế
Nhiều cơ sở sản xuất, nhà hàng, khách sạn, phòng khám hoặc nhà máy đã sử dụng gần hết quỹ đất.
Trong trường hợp này, xây mới một hệ thống xử lý nước thải hoàn toàn có thể gặp khó khăn do không còn vị trí để bố trí bể, đường ống và thiết bị.
Cải tạo tại vị trí hiện hữu thường có lợi thế vì tận dụng được các công trình đã có. Một số bể có thể được chia ngăn, bổ sung giá thể, thay đổi đường ống hoặc bố trí thêm thiết bị để tăng hiệu quả xử lý mà không cần mở rộng diện tích quá nhiều.
Đây cũng là lý do cải tạo trạm xử lý nước thải thường được áp dụng tại các cơ sở đang hoạt động ổn định nhưng không còn nhiều diện tích để xây dựng thêm.
Cần hạn chế thời gian ngừng hoạt động
Đối với nhà máy, cơ sở sản xuất, khách sạn, nhà hàng hoặc bệnh viện, việc dừng hệ thống xử lý nước thải trong thời gian dài có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động kinh doanh.
Nếu có thể cải tạo theo từng khu vực, từng bể hoặc từng giai đoạn thì hệ thống có thể tiếp tục vận hành một phần trong quá trình thi công.
Ví dụ, có thể thi công đường ống mới trước, sau đó chuyển dòng; cải tạo từng ngăn bể; thay từng cụm thiết bị hoặc lắp đặt thiết bị mới song song với hệ thống cũ trước khi chuyển đổi.
Cách làm này giúp giảm thời gian dừng hệ thống và hạn chế ảnh hưởng đến hoạt động của cơ sở.
Khi nào nên sửa chữa hệ thống xử lý nước thải?
Không phải mọi vấn đề đều cần đến một dự án cải tạo lớn. Với các hệ thống còn hoạt động tương đối ổn định, sửa chữa hệ thống xử lý nước thải có thể là giải pháp phù hợp hơn.
Một số hạng mục thường có thể sửa chữa hoặc thay thế gồm:
- Sửa chữa và chống thấm bể bê tông.
- Sửa chữa đường ống công nghệ bị rò rỉ.
- Thay máy bơm nước thải.
- Thay máy thổi khí hoặc đĩa phân phối khí.
- Thay bơm định lượng hóa chất.
- Sửa chữa tủ điện điều khiển.
- Thay phao, timer, contactor và thiết bị bảo vệ.
- Vệ sinh, thay vật liệu lọc.
- Bổ sung hoặc thay giá thể vi sinh.
- Cải tạo hệ thống thu gom và phân phối nước.
- Điều chỉnh đường tuần hoàn bùn hoặc nước giàu nitrat.
- Cải tạo công đoạn keo tụ, tạo bông và lắng.
- Cải thiện hệ thống khử trùng.
Nếu nguyên nhân gây ra vấn đề chỉ nằm ở một hoặc một vài hạng mục thì sửa chữa đúng vị trí sẽ tiết kiệm hơn nhiều so với thay mới toàn bộ hệ thống.
Khi nào nên nâng cấp hệ thống xử lý nước thải?
Nâng cấp phù hợp khi hệ thống vẫn còn nền tảng tốt nhưng yêu cầu xử lý đã thay đổi.
Ví dụ, trước đây hệ thống chủ yếu cần xử lý BOD, COD và SS nhưng hiện tại cần kiểm soát thêm amoni, nitrit, nitrat hoặc tổng nitơ. Khi đó cần đánh giá lại toàn bộ quá trình sinh học và khả năng đáp ứng của từng bể.
Một số phương án nâng cấp có thể bao gồm bổ sung bể thiếu khí, tăng khả năng tuần hoàn, bổ sung giá thể MBBR, cải thiện cấp khí hoặc điều chỉnh thời gian lưu.
Đối với xử lý photpho, có thể nghiên cứu điều chỉnh quá trình sinh học hoặc bổ sung công đoạn hóa lý nếu cần.
Đối với hệ thống tiêu thụ điện lớn, có thể xem xét thay máy thổi khí hiệu suất cao, sử dụng biến tần hoặc điều chỉnh chế độ cấp khí theo nhu cầu thực tế.
Như vậy, nâng cấp hệ thống xử lý nước thải cần dựa trên thông số nước đầu vào, nước đầu ra và nguyên nhân thực tế, thay vì chỉ bổ sung thiết bị theo kinh nghiệm.
Khi nào nên cân nhắc xây mới hệ thống xử lý nước thải?
Có những trường hợp cải tạo không còn hiệu quả và xây mới sẽ phù hợp hơn.
Kết cấu công trình xuống cấp nghiêm trọng
Nếu bể bê tông bị nứt kết cấu, sụt lún, biến dạng, rò rỉ nghiêm trọng hoặc khả năng chịu lực không còn đảm bảo thì việc tiếp tục cải tạo có thể tiềm ẩn nhiều rủi ro.
Đặc biệt, nếu phải gia cố phần lớn kết cấu bể thì chi phí có thể tăng rất cao trong khi tuổi thọ công trình sau cải tạo vẫn bị giới hạn.
Công suất thực tế vượt quá khả năng nâng cấp
Nếu lưu lượng nước thải tăng rất lớn so với thiết kế ban đầu, toàn bộ thể tích bể, đường ống và thiết bị có thể không còn phù hợp.
Trong trường hợp công suất thực tế tăng khoảng 30–50% hoặc cao hơn so với thiết kế, cần tính toán lại toàn bộ hệ thống thay vì chỉ bổ sung một vài thiết bị.
Tùy từng công trình, mức tăng công suất có thể khác nhau nên không nên sử dụng một tỷ lệ cố định để quyết định. Cần tính toán cụ thể dựa trên lưu lượng, tải lượng ô nhiễm và thời gian lưu cần thiết.
Công nghệ hiện hữu không còn phù hợp
Một hệ thống có thể gặp tình trạng công nghệ ban đầu không còn phù hợp với đặc tính nước thải hiện tại.
Nếu đã thử các giải pháp cải tạo nhưng vẫn không thể đạt yêu cầu đầu ra ổn định, việc xây dựng một hệ thống mới với công nghệ phù hợp hơn có thể được xem xét.
Chi phí cải tạo gần bằng xây mới
Đây là một trong những tiêu chí quan trọng nhất.
Nếu phải thay phần lớn thiết bị, sửa chữa nhiều bể, thay đổi toàn bộ đường ống, cải tạo kết cấu và bổ sung nhiều công đoạn thì tổng chi phí có thể tiến gần chi phí xây mới.
Khi đó, chủ đầu tư nên so sánh thêm tuổi thọ còn lại của hệ thống, chi phí vận hành và khả năng mở rộng trong tương lai trước khi quyết định.
Những yếu tố cần khảo sát trước khi cải tạo hệ thống XLNT
Trước khi đưa ra phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải, cần khảo sát hiện trạng càng đầy đủ càng tốt.
Khảo sát lưu lượng và tải lượng ô nhiễm
Cần xác định lưu lượng nước thải thực tế theo ngày, giờ cao điểm và thời gian hoạt động của cơ sở.
Đồng thời cần kiểm tra các thông số đặc trưng như pH, COD, BOD, TSS, amoni, tổng nitơ, tổng photpho và các chỉ tiêu đặc thù của từng ngành.
Nếu chỉ nhìn vào công suất thiết kế mà không kiểm tra tải lượng thực tế thì phương án cải tạo rất dễ sai.
Kiểm tra hiệu suất từng công đoạn
Cần lấy mẫu tại nhiều vị trí để xác định vấn đề nằm ở đâu.
Ví dụ, nước sau bể sinh học đã đạt yêu cầu nhưng sau bể lắng lại tăng TSS thì nguyên nhân có thể nằm ở quá trình lắng hoặc bùn. Nếu amoni cao nhưng COD và BOD vẫn đạt thì cần tập trung kiểm tra quá trình nitrification thay vì cải tạo toàn bộ hệ thống.
Việc phân tích theo từng công đoạn giúp tránh tình trạng đầu tư thiết bị nhưng không giải quyết được nguyên nhân gốc.
Kiểm tra kết cấu và thiết bị
Cần kiểm tra thực tế bể, nắp bể, vách ngăn, đường ống, van, bơm, máy thổi khí, tủ điện và các thiết bị liên quan.
Đối với bể bê tông cần kiểm tra nứt, thấm, ăn mòn và khả năng chịu lực. Đối với thiết bị cần đánh giá tuổi thọ, tình trạng hoạt động và khả năng đáp ứng sau cải tạo.
So sánh CAPEX và OPEX
Phương án cải tạo và xây mới nên được tính toán trên cùng một cơ sở.
CAPEX bao gồm chi phí đầu tư ban đầu. OPEX bao gồm điện năng, hóa chất, nhân công vận hành, bảo trì, thay thế vật tư và các chi phí phát sinh trong quá trình sử dụng.
Có thể lập bảng so sánh trong thời gian 10–15 năm để thấy rõ phương án nào có tổng chi phí phù hợp hơn với điều kiện của chủ đầu tư.
Cải tạo hệ thống xử lý nước thải cần thi công như thế nào?
Một phương án cải tạo tốt không chỉ cần đúng về công nghệ mà còn phải tính đến khả năng thi công trong điều kiện hệ thống đang vận hành.
Thông thường có thể chia thành các giai đoạn: khảo sát hiện trạng, lấy mẫu phân tích, xác định nguyên nhân, lập phương án công nghệ, thiết kế cải tạo, chuẩn bị vật tư, thi công từng khu vực, chạy thử và hiệu chỉnh.
Đối với hệ thống đang hoạt động, cần xác định trước phương án dẫn dòng và phương án xử lý nước thải trong thời gian thi công.
Những hạng mục có thể lắp đặt bên ngoài nên được hoàn thiện trước. Các hạng mục bên trong bể nên được thi công theo từng giai đoạn để giảm thời gian dừng hệ thống.
Sau khi hoàn thành cần chạy thử, theo dõi các thông số vận hành và lấy mẫu nước đầu ra để đánh giá hiệu quả thực tế.
Có nên cải tạo hệ thống xử lý nước thải để tiết kiệm chi phí?
Cải tạo không đồng nghĩa với việc cắt giảm mọi chi phí.
Mục tiêu của cải tạo là tận dụng những hạng mục còn sử dụng được và đầu tư đúng vào những vị trí đang gây ra vấn đề.
Một hệ thống có thể giữ lại toàn bộ bể bê tông nhưng thay thiết bị. Một hệ thống khác có thể giữ lại bể điều hòa và bể lắng nhưng cải tạo hoàn toàn khu vực sinh học. Cũng có trường hợp chỉ cần sửa chữa chống thấm, thay bơm và điều chỉnh chế độ vận hành.
Do đó, không nên áp dụng một phương án cải tạo giống nhau cho tất cả các công trình.
Cải tạo sửa chữa hệ thống xử lý nước thải tiết kiệm chi phí
Việc lựa chọn cải tạo, sửa chữa, nâng cấp hay xây mới hệ thống xử lý nước thải cần dựa trên tình trạng thực tế của từng công trình.
Cải tạo thường phù hợp khi bể và hạ tầng chính vẫn còn tốt, công suất chưa vượt quá nhiều so với thiết kế, công nghệ vẫn có khả năng đáp ứng yêu cầu và chỉ cần xử lý một số điểm yếu về thiết bị hoặc quy trình vận hành.
Sửa chữa phù hợp với các sự cố cục bộ như rò rỉ, hư bơm, hỏng máy thổi khí, tắc đường ống, xuống cấp thiết bị hoặc các vấn đề không làm thay đổi đáng kể công nghệ.
Nâng cấp phù hợp khi hệ thống cần tăng hiệu suất xử lý, tăng công suất hoặc bổ sung khả năng xử lý các chỉ tiêu mới.
Trong khi đó, xây mới nên được cân nhắc khi kết cấu đã xuống cấp nghiêm trọng, công suất tăng quá lớn, công nghệ hiện hữu không còn phù hợp hoặc tổng chi phí cải tạo không còn tạo được lợi thế so với đầu tư mới.
Trước khi quyết định, chủ đầu tư nên thực hiện khảo sát hệ thống xử lý nước thải hiện hữu, đánh giá chất lượng nước đầu vào – đầu ra, kiểm tra thiết bị và kết cấu, sau đó lập phương án kỹ thuật và dự toán chi phí cho cả hai trường hợp cải tạo và xây mới.
Một phương án cải tạo tốt không chỉ giúp giảm chi phí đầu tư mà còn có thể rút ngắn thời gian thi công, tận dụng được hạ tầng hiện hữu và hạn chế ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất, kinh doanh của cơ sở.