Cũng như phần lớn các làng nghề bánh đa, điều đầu tiên người ta nhận thấy khi bước chân vào làng nghề bánh đa Nông Xá, xã Tân Tiến (huyện An Dương, Hải Phòng) là mùi hôi chua bốc lên từ các cống rãnh do phần lớn nước thải đều được xả trực tiếp vào các hệ thống thoát nước và hệ thống công trình thủy lợi mà không qua xử lý. Là điểm cuối của tuyến kênh An Kim Hải - nguồn cấp nước cho nông nghiệp cũng như năm nhà máy nước lớn nhất Hải Phòng, tình trạng ô nhiễm này không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến người dân nơi đây mà còn tác động không nhỏ đến hoạt động cấp nước của toàn thành phố.

Tình trạng ô nhiễm nơi đây càng thêm trầm trọng do vị trí địa lý Hải Phòng. Do nằm ở khu vực cuối nguồn nên hệ thống sông ngòi nơi đây thường tích tụ nhiều ô nhiễm, nhất là vào mùa khô, khi lượng nước đổ về vùng hạ lưu giảm xuống. "Nếu nguồn nước cấp bị ô nhiễm nặng thì việc xử lý trước khi đưa vào phục vụ sinh hoạt sẽ tốn thêm rất nhiều chi phí”, GS.TS Nguyễn Tùng Phong, Phó Giám đốc Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, nhận xét.

Nhận thấy nhu cầu xử lý nước thải của các địa phương ven biển trong thực tế, các nhà khoa học ở Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã quyết định đề xuất và triển khai đề tài "Nghiên cứu đề xuất các giải pháp cải thiện môi trường nước trên các sông trục chính và hệ thống công trình thủy lợi các tỉnh ven biển vùng Đồng bằng Bắc Bộ phục vụ phát triển nông nghiệp an toàn và cấp nước sinh hoạt” (KC.08.22/16-20) từ 2018-2020. "Mục tiêu của chúng tôi là đưa ra được các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm nước trong các hệ thống công trình thủy lợi, góp phần đảm bảo nguồn nước sạch phục vụ cho sinh hoạt và nông nghiệp”, GS.TS Nguyễn Tùng Phong, chủ nhiệm đề tài, cho biết.

Để đạt được mục tiêu này, nhóm nghiên cứu đã bắt đầu bằng việc khảo sát và đánh giá chất lượng nước trên 14 hệ thống thủy lợi thuộc bốn tỉnh ven biển được chọn trong đề tài: Hải Phòng, Nam Định, Thái Bình và Ninh Bình. "Chúng tôi đã lấy mẫu hai lần vào mùa mưa và mùa khô với hơn 100 mẫu nước thải tại một số điểm để đánh giá ô nhiễm trên hệ thống”, anh giải thích. "Đặc điểm chung của bốn tỉnh này là đều nằm ven biển, chịu ảnh hưởng của thủy triều. Ngoài ra, các hệ thống công trình thủy lợi ở đây có đặc điểm và công tác quản lý vận hành khá tương đồng”. Do vậy, nếu một giải pháp xử lý nước thải được áp dụng thành công ở một địa phương, thì việc mở rộng trên toàn khu vực trong tương lai sẽ rất khả thi.

Việc quan trắc các mẫu nước đã giúp họ tìm ra một hướng đi phù hợp là tập trung xử lý các nguồn nước thải bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ. Kết quả phân tích mẫu nước từ các nguồn nước thải từ các làng nghề, chăn nuôi, sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, y tế… cho thấy các thông số ô nhiễm đều vượt quy chuẩn từ 54-83%. Trong đó, lượng nước thải từ sinh hoạt, làng nghề và chăn nuôi chiếm 75%, nhưng chỉ có 30% được xử lý. Nhìn chung, kết quả phân tích cho thấy phần lớn các mẫu nước sông đều bị ô nhiễm với nồng độ clo, coliform, COD (nhu cầu oxy hóa học), BOD (nhu cầu oxy sinh hóa), TSS (tổng số chất rắn lơ lửng),... - các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá ô nhiễm nước, dao động ở nhiều mức độ khác nhau tùy theo địa điểm và thời gian. "Vào mùa mưa, chất lượng nước được cải thiện hơn. Tuy nhiên, đến mùa khô, mức độ ô nhiễm thường rất cao”, GS.TS Nguyễn Tùng Phong cho biết.

Một trong những khó khăn lớn nhất mà các dự án xử lý nước thải thường phải đối mặt là sự phân tán của các nguồn thải. Theo kết quả khảo sát, chỉ tính riêng hệ thống An Kim Hải (Hải Phòng) đã có hơn 400 nguồn thải khác nhau, "trong số đó, chỉ có khoảng 30% nguồn thải được cấp phép xả thải, còn lại hầu như không thể kiểm soát”, anh nhận xét.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy giải pháp phù hợp nhất trong trường hợp này là "một giải pháp tổng thể”, bao gồm: xử lý cục bộ tại nguồn thải kết hợp với điều chỉnh quy trình vận hành hệ thống công trình thủy lợi để tăng khả năng tự làm sạch của hệ thống một cách "thuận tự nhiên”, theo GS.TS Nguyễn Tùng Phong: "Chúng tôi kết hợp giữa lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp tại các nguồn thải chiếm tỉ trọng lớn là sinh hoạt, làng nghề và chăn nuôi, đồng thời thay đổi quy trình vận hành các cống lấy nước trên hệ thống để giảm thiểu ô nhiễm nhờ quá trình ‘rửa trôi’ khi lưu thông nước. Việc thay đổi quy trình vận hành là để tăng khả năng tự làm sạch của hệ thống, đồng thời tăng hiệu quả phân phối và sử dụng nước trong bối cảnh tài nguyên nước đang suy giảm về số lượng lẫn chất lượng như hiện nay”.

Thực chất, việc áp dụng công nghệ xử lý tại nguồn không phải là bài toán quá khó. Họ đã lựa chọn hệ thống xử lý nước thải phân tán DEWATS đã được ứng dụng từ những năm 2000, để xử lý nước thải hữu cơ quy mô dưới 1000 m3/ngày đêm. Với ưu điểm là hiệu quả xử lý cao, ổn định, quá trình vận hành và bảo dưỡng đơn giản, tốn ít chi phí, không cần sử dụng điện năng nếu khu vực xử lý có độ dốc thích hợp, sử dụng các vi sinh vật nên thân thiện với môi trường, công nghệ DEWATS đã được triển khai ở nhiều quốc gia trên thế giới. Bên cạnh đó, một điều thuận lợi là Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã hợp tác với Hiệp hội nghiên cứu và phát triển Bremen (BORDA) - "cha đẻ” của công nghệ DEWATS khoảng 20 năm nay. Quá trình này đã giúp họ tiếp nhận và làm chủ công nghệ DEWATS thông qua việc thử nghiệm và ứng dụng ở nhiều nơi như Bệnh viện Nhi Thanh Hóa, Bệnh viện Kim Bảng (Hà Nam), trung tâm cứu hộ gấu Tam Đảo,... Bởi vậy, dù là công nghệ "ngoại nhập” song hệ thống DEWATS hoàn toàn phù hợp khi áp dụng ở Việt Nam.

Tuy nhiên, khi chuyển sang giải pháp thay đổi quy trình vận hành hệ thống công trình thủy lợi thì mọi thứ không còn đơn giản như vậy. "Việc thay đổi quy trình vận hành của hệ thống thủy lợi rất phức tạp”, GS.TS Nguyễn Tùng Phong cho biết. Do hệ thống công trình thủy lợi phục vụ đa mục tiêu, đồng thời lại chịu ảnh hưởng của thủy triều và tác động của biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng nên nhóm nghiên cứu phải chạy mô hình toán cho 24 kịch bản tính toán vận hành khác nhau mới ra được kịch bản vận hành tối ưu cho hệ thống An Kim Hải. "Trong quá trình thử nghiệm thay đổi quy trình vận hành ở công An Hải - đơn vị cung cấp 90% nước sinh hoạt cho TP Hải Phòng, chúng tôi đã phải ngồi lại với cán bộ kỹ thuật của họ để thống nhất kịch bản sao cho phù hợp, vừa phục vụ đủ cấp nước sinh hoạt, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm, tăng khả năng tự làm sạch của hệ thống. Dựa trên các yếu tố thời gian, nhu cầu sử dụng nước, nguồn nước vào,... chúng tôi sẽ đưa ra quy trình vận hành đóng/mở cống phù hợp. Theo tính toán của chúng tôi, nếu thực hiện đúng quy trình vận hành sẽ giảm được khoảng 30% ô nhiễm trên toàn hệ thống”. Nhận thấy hiệu quả của quy trình này, Công ty TNHH MTV khai thác công trình thủy lợi An Hải đang xem xét, trình dự thảo đề xuất điều chỉnh quy trình vận hành hệ thống thủy lợi để xin Bộ NN&PTNT phê duyệt.

Cũng giống như nhiều mô hình nghiên cứu của nhiêu đề tài khoa học khác, yếu tố quyết định đến hiệu quả của giái pháp xử lý nước thải trong đề tài này không chỉ là công nghệ, là quy trình vận hành hệ thống.., mà điều quan trọng nhất là "phải làm thế nào để duy trì hệ thống hoạt động hiệu quả và bền vững sau khi kết thúc dự án”, GS.TS Nguyễn Tùng Phong cho biết. Do vậy, sau khi triển khai thử nghiệm hệ thống DEWATS ở làng nghề bánh đa Nông Xá - một trong những nguồn thải điển hình tại hệ thống thủy lợi An Kim Hải, nhóm nghiên cứu xác định "phải xây dựng được mô hình tổ chức quản lý cho hệ thống này vì rất nhiều mô hình xử lý nước thải sau khi đề tài kết thúc ít lâu thì ‘chết’ do không có ai tiếp nhận, quản lý vận hành”.

Tuy nhiên, bên nào sẽ sẵn sàng bỏ ra kinh phí và nhân lực để duy trì mô hình này? Thực tế, mô hình này chỉ có thể tồn tại nếu có sự đồng thuận của tất cả các bên liên quan ở địa phương: "Chúng tôi xây dựng mô hình quản lý đảm bảo hoạt động bền vững với sự tham gia của các bên liên quan, thứ nhất là UBND xã, họ đã thành lập một tổ quản lý vận hành hệ thống xử lý nước thải, chịu trách nhiệm kiểm tra hàng ngày, vận động người dân để làm sạch kênh mương và xả thải đúng quy định để không vượt quá ngưỡng xả thải theo yêu cầu. Thứ hai là Công ty An Hải sẽ chịu trách nhiệm tiếp nhận, quản lý kỹ thuật và chi trả các chi phí vận hành, đồng thời cũng cử cán bộ tham gia tổ quản lý vận hành do xã thành lập”, anh giải thích. "Tất cả mô hình muốn bền vững thì phải đảm bảo được nguồn tài chính, tổ quản lý đã xây dựng và thống nhất quy chế hoạt động trong quản lý vận hành hệ thống, trách nhiệm của từng thành viên, kinh phí chi trả cho các hoạt động,... chẳng hạn, Công ty An Hải sẽ cấp các chi phí vận hành hệ thống và trả lương cho công nhân kỹ thuật, còn xã trích kinh phí của xã để trả cho các đại diện của mình trong tổ quản lý”.

Sự đón nhận và tham gia nhiệt đình của địa phương cũng như doanh nghiệp đã phần nào chứng minh hiệu quả của giải pháp mà nhóm nghiên cứu đề xuất: "Hệ thống xử lý nước thải của chúng tôi cần khoảng 400 m2 đất để xây dựng, UBND xã sẵn sàng cấp ngay, họ làm tất cả thủ tục để cấp đất trong khoảng thời gian rất ngắn”, GS.TS Nguyễn Tùng Phong cho biết. "Hệ thống xử lý nước thải ở xã Tân Tiến đã đi vào hoạt động ổn định với công suất lên tới 130 m3/ngày đêm, gấp đôi so với dự kiến trong đề tài, hầu hết thông số đều đạt theo quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT của Bộ TN&MT”.