Hệ thống xử lý nước thải và thoát nước đã được các nước phát triển trên thế giới quan tâm từ rất sớm. Để có thể phát triển toàn diện về hạ tầng xây dựng trong thời gian dài thì hệ thống thoát nước là một trong những yếu tố quan trọng.Vì một đô thị, một thành phố, một đất nước muốn phát triển không thể lúc nào cũng xẩy ra tình trạng ngập úng khắp mọi nơi như sông được trong khi chi phí đầu tư ban đầu sẽ tiết kiệm rất nhiều so với chi phí thiệt hại mỗi năm do tình trạng ngập úng gây ra.

 

Và đây là những thành phố đã có hệ thống xử lý nước thải và hệ thống thoát nước được đầu tư hiện đại nhất thế giới:

Nhật Bản

Nhật Bản được biết đến là một đất nước thường chịu ảnh hưởng nhiều từ thiên tai như động đất, mưa bão. Tại đây thường gây ra tình trạng ngập lụt do địa hình núi dốc chiếm tới 75% diện tích đất, mỗi khi mưa lớn.

 

Hệ thống thoát nước ngầ tại Nhật Bản, gồm 59 cột bê tông cốt thép

Vì vậy họ đã xây dựng một hệ thống thoát nước ngầm khổng lồ tại ngoại ô thủ đô Tokyo. Hệ thống này là công trình thoát nước ngầm lớn nhất thế giới và phải mất tới 17 năm để hoàn thành.

Dự án bắt đầu từ năm 1992, sau đó đưa vào hoạt động từ năm 2006 và chính thức hoàn tất mọi thứ vào năm 2009.

Theo mô tả, hệ thống gồm 5 trục hình trụ lớn, cao khoảng 70m, đường kính khoảng 30m, đủ rộng để chứa một tàu con thoi. Tất cả các trục này được nối thông với nhau bằng một đường hầm có thiết kế cong, đường kính 10m, dài 6,3km.

Sơ đồ hệ thống thoát nước Nhật Bản: 5 trụ đứng có chức năng chia tải lượng nước, sau đó được đẩy qua bể kiểm soát áp suất rồi xả ra sông Edo.

Ở cuối hệ thống, nước sẽ được trữ trong một bể kiểm soát áp lực khổng lồ. Bể này có chức năng giảm áp lực của nước chảy, cũng như kiểm soát dòng nước trong trường hợp chẳng may có một máy bơm bị vỡ. Bể chứa rộng hơn một sân bóng đá với chiều dài 177m, rộng 78m và cao khoảng 22m dưới lòng đất.

Theo thông số thiết kế, hệ thống có khả năng xả 200m3 nước/giây ra sông Edo, tương đương lượng nước đầy trong một bể bơi chuẩn 25m.

Đường hầm dài 6,3km nối 5 trụ đứng với nhau

 

Sau khi hệ thống đi vào hoạt động, vào tháng 8/2008, một cơn mưa xối xả đã đổ xuống khu vực này. Lúc đó, nó đã giúp thoát 12.000.000m3 nước ra sông Edo, tương đương lượng nước đầy trong 25.000 bể bơi chuẩn 25m.

Hệ thống đã gây sự chú ý mạnh mẽ trên toàn thế giới và đã được chuyên gia từ nhiều quốc gia tới tham quan, học hỏi kinh nghiệm.

Singapore

Singapore được công nhận là nhà tiên phong toàn cầu trong công nghệ xử lý nước và đã thiết lập hẳn một đơn vị quản lý nước từ năm 1972 với tên gọi là Cục Quản lý nước Singapore (PUB).

Mạng lưới kênh đào và cống rãnh được hình thành rộng khắp tại Singapore.

Trước đó, người dân Singapore đã sống dựa trên nguồn nước từ 3 hồ chứa và chủ yếu nhập khẩu từ nước láng giềng Malaysia. Nhưng ngày nay, Singapore thu thập nước mưa thông qua một mạng lưới đường ống dài 8.000 km, dẫn về 17 hồ chứa, đồng thời thu lại nước đã qua sử dụng từ hệ thống đường hầm thoát nước nằm sâu 60m dưới mặt đất.

Hệ thống kênh đào với hơn 40 con kênh và rãnh thoát nước có chiều dài tổng cộng 1.000 km cùng với mạng lưới cống dài 8.000 km đã giúp Singapore xử lý được tình trạng ngập lụt do triều cường và trời mưa lớn trong những năm qua.

Điều thú vị là mạng lưới kênh đào và cống dẫn nước của Singapore được hình thành rộng khắp như trên lại là kết quả của những giải pháp vì sức khỏe cộng đồng. Trong những năm đầu của thế kỷ 20, bệnh sốt rét tràn lan đã khiến chính quyền thực dân xây dựng một hệ thống thoát nước không cho muỗi Anopheles sinh sôi ở các vùng nước tù đọng.

Mãi đến năm 1951, một ủy ban chống lụt mới được thành lập. Lịch sử đã ghi nhận những đợt ngập lụt lớn ở Singapore trong thập niên 1950, 1960 và nhà chức trách đã tiến hành các dự án chống lụt ở các vùng ở trung tâm, Đông Bắc và Tây Nam và mở rộng mạng lưới thoát nước.

Tính từ năm 1973, Chính phủ đã bỏ ra khoảng 2 tỷ đô la Mỹ để xây dựng hệ thống kênh và cống thoát nước.

Hiện nay, diện tích có nguy cơ ngập lụt ở Singapore đã giảm từ 3.200 ha trong những năm 70 xuống còn 56 ha. Tuy một số nơi ở Singapore thỉnh thoảng vẫn bị ngập khi mưa to kéo dài, nhưng thường không ngập lâu.

Hoạt động đua thuyền trên một dòng kênh ở phía Đông Bắc Singapore.

Bên cạnh nhiệm vụ hứng nước mưa làm nguồn dự trữ chiến lược và là một phần cho giải pháp chống ngập lụt, những con kênh của Singapore bây giờ lại có thêm một chức năng mới là trở thành những dòng suối, sông hồ phục vụ nhu cầu thư giãn, giải trí và hòa mình với thiên nhiên của người dân.

Mỹ

Hầu hết hệ thống cống thoát nước đầu tiên tại Mỹ tới trước năm 1948 được xây dựng như hệ thống cống kết hợp (chứa nước mưa và nước thải). Nước thoát ra sông, hồ và biển không qua xử lý. Lý do sử dụng hệ thống kết hợp này là nhằm tiết kiệm chi phí xây dựng. Các hệ thống cống thoát nước quy mô lớn đầu tiên ở Mỹ được xây dựng ở Chicago, Brooklyn vào cuối những năm 1850.

Hệ thống thoát nước tại Michigan, Mỹ.

Vào cuối thế kỷ 19, rất ít cơ sở xử lý nước thải được xây dựng. Trong những năm đầu tiên của thế kỷ 20, vì lợi ích y tế công cộng, nhiều thành phố đã lựa chọn xây dựng hệ thống thoát nước và xử lý nước thải riêng biệt. Hệ thống thoát nước kết hợp tràn và hệ thống vệ sinh ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước ở nhiều nơi ở Mỹ. Khoảng 772 cộng đồng có hệ thống cống thoát nước kết hợp, phục vụ khoảng 40 triệu người, chủ yếu ở vùng Đông Bắc, khu vực Ngũ Đại Hồ và vùng Tây Bắc. Hệ thống thoát nước kết hợp tràn sau những trận bão lớn có thể gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng.

Cơ sở hạ tầng thoát nước của Mỹ bao gồm 1,2 triệu dặm đường cống (cả hệ thống thoát nước và cống rãnh kết hợp). Trạm bơm nước thải và 16.024 nhà máy xử lý nước thải thuộc sở hữu công. Ngoài ra, ít nhất 17% người Mỹ có hệ thống vệ sinh tại chỗ như bể tự hoại.

Nhà máy xử lý nước thải phục vụ 189,7 triệu người và xử lý 32,1 tỷ gallon mỗi ngày. Có 9.388 cơ sở xử lý thứ cấp và 4.428 cơ sở xử lý nước tiên tiến.

Vương quốc Anh

London, Anh là một khu vực dễ bị ngập lụt. Một trận lụt nghiêm trọng đã xảy ra tại London năm 1953, khi nước biển Bắc tràn vào sông Thames khiến hơn 300 người chết và thiệt hại kinh tế nghiêm trọng.

Hệ thống chắn nước Thames Barrier.

Sau trận lụt kinh hoàng đó, Chính phủ Anh quyết định xây dựng hệ thống chắn nước Thames Barrier ở Woolwich để bảo vệ khu vực trung tâm London rộng 125km2 khỏi tình trạng ngập lụt. Công trình đã hoàn thành năm 1984 và tiêu tốn 535 triệu bảng Anh.

Được xây dựng với mục đích ban đầu để chống lại nước biển dâng, hệ thống chắn nước Thames Barrier ngày nay lại có thêm chức năng điều tiết lưu lượng nước dòng sông Thames mỗi khi mưa lớn để London không bị ngập.

Thames Barrier dài 520m ngang qua dòng sông. Bờ Bắc là Silvertown ở Newham và bờ Nam là New Charlton ở Greenwich. Các barrier gồm 6 cổng điều hướng, trong đó 4 cổng rộng 61m và 2 cổng rộng 30m. Ngoài ra còn có 4 cổng nhỏ hơn không điều hướng, nằm giữa 9 trụ cầu bê tông và 2 mố cầu.

Thames Barrier kiểm soát lưu lượng nước dòng sông Thames.

Các cổng này có thể xoay ngang hoặc xoay dọc 180 độ. Tất cả các cổng đều rỗng và làm bằng thép dày 40mm, chúng được chứa đầy nước khi chìm xuống dòng sông và khi nổi lên sẽ xả hết nước ra. 4 cổng trung tâm cao 20,1m và nặng 3.700 tấn. 4 cửa quay gần bờ sông rộng khoảng 30m và có thể hạ thấp.

Bình thường, các cổng thép này sẽ được mở để nước sông tự do lưu thông cũng như cho phép tàu thuyền qua lại. Trong trường hợp cần thiết, các cổng này sẽ được đóng lại, tránh nước sông dâng cao tràn bờ gây ra lũ lụt.

Từ khi khánh thành đến tháng 7/2014, Thames Barrier đã đóng lại tổng cộng 174 lần để ngăn lũ. Đặc biệt, chỉ trong ngày 9/11/2007, Thames Barrier được đóng tới 2 lần vì xuất hiện một cơn bão lớn ở biển Bắc, tương đương với cơn bão năm 1953. Ngoài ra, nó cũng được nâng lên hàng tháng để thử nghiệm khả năng vận hành.

Mặc dù hiện tượng nóng lên toàn cầu và người ta dự báo rằng nước biển sẽ dâng nhanh hơn, những phân tích gần đây cho rằng Thames Barrier có thể hoạt động tốt đến năm 2060 – 2070.

 

Australia

Một quốc gia khác có hệ thống thoát nước và xử lý nước thải tiên tiến là Australia. Hệ thống thoát nước xử lý hơn 320.000 triệu lít nước thải mỗi năm, đủ chứa đầy 128.000 hồ bơi tiêu chuẩn Olympic.

Một nhà máy xử lý nước thải tại Australia.

Nước thải từ phòng tắm, nhà vệ sinh, nhà bếp và phòng giặt chảy vào hệ thống thoát nước thông qua một mạng lưới các đường ống ngầm. Tại Melbourne, nước thải từ các doanh nghiệp sản xuất được gọi là chất thải thương mại. Các doanh nghiệp cần sự cho phép của các nhà bán lẻ nước để xả chất thải thương mại và hệ thống thoát nước chứa nhiều chất ô nhiễm hơn so với rác sinh hoạt. Nước thải thương mại có thể chứa hóa chất, kim loại, chất tẩy rửa có thể làm tăng nguy cơ tổn lại đến môi trường và tăng chi phí xử lý.

Đây cũng là những hệ thống để Việt Nam đáng học hỏi và có biện pháp cho việc chống nhập lụt tại các thành phố lớn như Hà Nội hoặc Tp. Hồ Chí Minh và kế hoạch xây dựng những dự án thành phố mới.