.... do phần lớn khí thải từ quá trình này là CH4 và N2O, những chất gây hiệu ứng nhà kính gấp nhiều lần CO2.
 |
Nước thải cũng là một nguồn phát thải khí nhà kính. Nguồn: istock |
Nước thải - một nguồn phát thải đáng kể khí nhà kính
Một nghiên cứu của KS. Lê Thị Lan Anh và PGS.TS. Trần Lê Lựu, chương trình Thạc sỹ quốc tế về Công nghệ, tái sử dụng và quản lý nước, Trường Đại học Việt Đức cho thấy một lượng lớn khí nhà kính hàng năm tại Việt Nam xuất phát từ một quá trình ít người nghĩ tới là xử lý nước thải sinh hoạt hàng ngày [1].
Nghiên cứu của anh và cộng sự, mới đăng tải trên tạp chí Q1 uy tín của nhà xuất bản Elsevier, Current Opinion in Environmental Science & Health tổng hợp từ các kết quả đo đạc thực địa tại 29 nhà máy xử lý nước thải tập trung và nhiều hệ thống phân tán từ các nghiên cứu trước đây ở Việt Nam. Nó cho thấy quá trình này thải ra 378 triệu tấn metan (CH4) và 79 triệu tấn Đinitơ oxit (N2O). Để tiện so sánh, theo số liệu năm 2020 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, toàn Việt Nam thải ra tổng cộng 466 triệu tấn CO2. Trên thực tế, khí CH4 và N2O còn góp phần vào ấm lên toàn cầu nghiêm trọng hơn cả khí CO2 vì CH4 và N2O có khả năng giữ nhiệt lần lượt là 27 lần và 250 lần tính trên cùng một đơn vị khí CO2.
Tại sao nước thải lại phát thải?
Tổng lượng phát thải khí nhà kính của quá trình xử lý nước thải của Việt Nam được nêu trên là cao hơn mặt bằng trung bình của thế giới. Điều này thể hiện qua việc hệ số phát thải ghi nhận trong các đo đạc của hoạt động này đang cao hơn so với giá trị do IPCC Tier 1 đưa ra. Hệ số phát thải là một hệ số quy đổi, biểu thị lượng khí nhà kính được tạo ra khi tiêu thụ một đơn vị nhiên liệu. IPCC là Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu, đã đưa ra hệ thống ba cấp độ (Tier) để hướng dẫn các quốc gia tính toán phát thải khí nhà kính. Trong đó, Cấp độ 1 (Tier 1) dành cho cấp quốc gia, Tier 2, 3 có độ chi tiết và chính xác cao hơn, tính đến quy mô vùng, địa phương.
Theo PGS.TS.. Trần Lê Lựu, có 3 giai đoạn chính trong quy trình xử lý nước thải là tích trữ tại hộ gia đình, thu gom và di chuyển và xử lý tại nhà máy. Các hộ gia đình sau khi tiêu dùng thường tích trữ nước thải trong bể phốt. Hiện nay ở Việt Nam, chỉ 10-15% lượng nước thải ra được xử lý chuyên nghiệp ở nhà máy.
Bản thân nước thải dù "không làm gì" cũng phát thải, chủ yếu là khí metan. Khí này phát sinh ngay từ giai đoạn một ở hộ gia đình, trong quá trình phân huỷ kỵ khí, phản ứng... của các chất hữu cơ, dinh dưỡng vốn có trong nước tại bể tự hoại. Nếu chất thải này được thải ra ngoài sông, hồ thì metan cũng theo đó mà thoát ra ngoài môi trường.
Vậy còn các chất thải được thu gom đến nhà máy thì sao? Ở Việt Nam, tình hình có vẻ không khả quan khi lượng khí metan còn sản sinh nhiều hơn do nhà máy "tập trung lượng nước thải lớn, thời gian lưu lại lâu hơn và có mặt thoáng (mặt tiếp xúc với môi trường ngoài) lớn nhất. Tại các hộ gia đình khi nước lưu trữ trong bể phốt có nắp, có thể khí sinh ra nhưng sẽ không thoát ra ngoài"- PGS.TS.. Trần Lê Lựu giải thích. Ngoài ra, quá trình xử lý nước thải còn tăng thêm các loại khí nhà kính khác so với trạng thái ban đầu. Ở nhà máy, quá trình loại bỏ Nitơ thường diễn ra trong điều kiện nồng độ oxy hòa tan thấp, dẫn đến việc sản sinh thêm khí N2O. Bên cạnh đó, việc tiêu thụ điện và nhiên liệu vận hành nhà máy còn thải ra khí CO2 gián tiếp, đóng góp tới gần 20% tổng lượng phát thải nhà kính trong toàn bộ quá trình từ hộ gia đình đến lúc tới nhà máy và xử lý xong.
Cần cải thiện quy trình
Vậy phải chăng để giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ nước thải thì nên ngừng xử lý nước thải? Nghiên cứu của PGS.TS.. Trần Lê Lựu và cộng sự cho thấy câu trả lời là, nước thải vẫn cần được thu gom và xử lý, nhưng theo một cách tối ưu và hiệu quả hơn. Xét cho cùng, nếu không xử lý, nước thải sẽ phát thải khí nhà kính dai dẳng, lâu dài ra ngoài môi trường, còn nếu qua các nhà máy, chúng sẽ chỉ phát thải trong một khoảng thời gian nhất định. Kinh nghiệm từ Ấn Độ và Trung Quốc- hai quốc gia đông dân nhất thế giới, dù mức xả thải cũng tỷ lệ thuận với dân số, nhưng khả năng thu gom đã đạt tỷ lệ lần lượt là 44% và 68%, cao hơn nhiều so với Việt Nam. Không chỉ vậy, những quốc gia này cũng có sự đầu tư mạnh mẽ cho lĩnh vực môi trường và nước thải, có sự quy hoạch sớm để xây dựng các nhà máy tập trung, từ đó nâng cao hiệu quả thu gom và xử lý nước thải.
Từ trước đến nay, Việt Nam vẫn còn nhiều khó khăn việc xây dựng hệ thống nhà máy xử lý nước thải cũng như tiêu chuẩn cho công nghệ của các nhà máy này. Hiện nay, chỉ 44 trên 781 trung tâm đô thị có cơ sở xử lý nước thải đạt chuẩn quốc gia, chiếm chưa tới 6%. "Nhiều dự án xử lý nước thải hiện nay đều phải thông qua các chương trình vay vốn của các tổ chức nước ngoài hoặc thế giới, chẳng hạn như từ Ngân hàng thế giới WorldBank, Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB) để thực hiện"- PGS.TS.. Trần Lê Lựu nói. Anh cho biết, Việt Nam không chỉ cần tăng số lượng nhà máy xử lý nước thải tập trung mà còn cần đầu tư các công nghệ tối ưu hóa quá trình xử lý và giảm thiểu thời gian lưu trữ nước thải.
Chẳng hạn, để tối ưu quá trình xử lý nước thải, nghiên cứu cũng có đề xuất một số công nghệ như sử dụng hệ thống cảm biến để tự động hóa và phản hồi theo thời gian thực quá trình sục khí, định lượng dinh dưỡng và quản lý bùn. Nhờ giám sát liên tục, nhà máy nâng cao hiệu quả vận hành, giảm tiêu thụ điện năng và cắt giảm phát thải khí nhà kính. Một số gợi ý công nghệ khác có thể kể đến như như sử dụng phần mềm mô phỏng để tối ưu hiệu suất, hay các công cụ đánh giá tích hợp chất lượng nước- năng lượng- carbon để cân bằng giữa vận hành và tác động môi trường...
Hệ thống thu hồi khí sinh học cũng là một giải pháp giúp tận dụng lượng khí CH4 từ quá trình phân hủy kỵ khí, sử dụng khí này để phát điện và nhiệt thông qua công nghệ đồng phát nhiệt điện (CHP). Phương pháp này, nếu áp dụng trên toàn bộ nước thải của Việt Nam, có thể tạo ra mỗi năm 1.265 GWh điện (tương đương với lượng điện tiêu thụ của khoảng 2 triệu hộ gia đình Việt Nam/năm, theo số liệu năm 2016, mỗi hộ tiêu thụ trung bình khoảng 600kWh), 1.895 GWh nhiệt và giúp tránh phát thải khoảng 887.480 tấn CO2 ra môi trường.
Một giải pháp công nghệ khác là "kết hợp năng lượng tái tạo và năng lượng xanh", có thể sử dụng năng lượng mặt trời để vận hành nhà máy thay vì sử dụng điện lưới như hiện nay, từ đó, giảm thiểu được một lượng lớn CO2 sinh ra. PGS. TS.. Trần Lê Lựu đánh giá rằng "Đây cũng là một xu hướng chung. Một hệ thống điện mặt trời hiện cũng không quá đắt và cũng đã phổ biến ở Việt Nam rồi".
Bên cạnh đó, nghiên cứu đề xuất rằng nên có những đo đạc, tính toán trong thực tế để xác định được hệ số phát thải của mỗi địa phương, từ đó, có thể đưa ra phương án giảm thiểu phát thải phù hợp với mỗi nơi. "Những địa phương nào phát thải nhiều hơn sẽ cần các biện pháp chặt chẽ hơn. Chẳng hạn như đổi mới công nghệ, vì công nghệ xử lý nước thải mà họ sử dụng cũng sẽ ảnh hưởng đến mức phát thải".. Nói về vấn đề này, PGS.TS.. Trần Lê Lựu cũng tiết lộ rằng trong tương lai, anh và nhóm nghiên cứu có kế hoạch sẽ thực hiện các thử nghiệm đo đạc mức phát thải tại vùng Đông Nam Bộ. "Nơi đây đang có sự tập trung dân cư và phát triển đô thị rất cao, nên rất đáng để nghiên cứu"- anh nói.
Nguồn:
(1) https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2468584425000649
Bài đăng KH&PT số 1361 (số 37/2025)
Diễm Quỳnh