Nghiên cứu và đề xuất giải pháp cung cấp nước sạch cho khu dân cư nông thôn theo mô hình tập trung và phân tán thuộc xã Phương Khoan tỉnh Vĩnh Phúc

Đề tài thực hiện với mục tiêu điều tra hiện trạng sử dụng và chất lượng nước sinh hoạt của các hộ dân nông thôn tại xã Phương Khoan, đồng thời khảo sát nhu cầu sử dụng nước cấp của người

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯỜNG

Đinh Thị Diệu Linh

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CUNG CẤP NƯỚC SẠCH CHO KHU DÂN CƯ NÔNG THÔN THEO MÔ HÌNH TẬP TRUNG VÀ PHÂN TÁN THUỘC XÃ PHƯƠNG KHOAN TỈNH VĨNH PHÚC

Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy Ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường (Chương trình đào tạo chuẩn)

Hà Nội - 2016

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯỜNG

Đinh Thị Diệu Linh

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CUNG CẤP NƯỚC SẠCH CHO KHU DÂN CƯ NÔNG THÔN THEO MÔ HÌNH TẬP TRUNG VÀ PHÂN TÁN THUỘC XÃ PHƯƠNG KHOAN TỈNH VĨNH PHÚC

Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy Ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường (Chương trình đào tạo chuẩn)

Cán bộ hướng dẫn: TS Phạm Thị Thúy

Hà Nội - 2016

Cuối cùng em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, nhân dân xã Phương Khoan

và tập thể lớp K57 Công nghệ Kỹ thuật Môi trường đã quan tâm, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ADB Ngân hàng phát triển Châu Á BOD Nhu cầu ô xy sinh hóa

COD GHCP

Nhu cầu ô xy hóa học Giới hạn cho phép NGOs Tổ chức phi chính phủ BTNMT Bộ tài nguyên môi trường POPs Chất hữu cơ khó phân hủy QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCCP Tiêu chuẩn cho phép TDS Tổng chất rắn hòa tan UBND Ủy ban Nhân dân UNICEF Quỹ Nhi đồng Liên hợp quốc SODIS Khử trùng bằng ánh sáng mặt trời

WB Ngân hàng Thế giới WHO Tổ chức Y tế thế giới

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cơ cấu sử dụng nguồn nước của khu vực nông thôn Việt Nam 7

Hình 1.2 Hiệu quả của phương pháp keo tụ - tạo bông 10

Hình 1.3 Bể lọc cát chậm quy mô hộ gia đình 10

Hình 1.4 Khử trùng nước bằng ánh sáng mặt trời (SODIS) 12

Hình 1.5 Nhà máy nước Nishihara, Nhật Bản 17

Hình 2.1 Bản đồ hành chính huyện Sông Lô, tỉnh Vĩnh Phúc 19

Hình 2.2 Sơ đồ vị trí các điểm lấy mẫu nước 23

Hình 3.1 Các nguồn cấp nước sinh hoạt của người dân xã Phương Khoan (2016) 26 Hình 3.2 Chất lượng nguồn nước sinh hoạt của xã Phương Khoan (2016) 27

Hình 3.3 Sơ đồ vị trí xây dựng công trình cấp nước tập trung 32

Hình 3.5 Cấu tạo bể lắng Lamen 37

Hình 3.6 Mô hình thu hứng và tích trữ nước mưa tại hộ gia đình 43

Hình 3.7 Mô hình xử lý nước giếng khoan bằng bình lọc chậm 45

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Sơ lược về vị trí lấy mẫu 22 Bảng 2.2 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích 24 Bảng 3.1 Kết quả phân tích chất lượng nước một số hộ dân tại xã Phương Khoan 28 Bảng 3.2 Nhu cầu sử dụng nước cấp từ các công trình cấp nước qua phiếu điều tra tại xã Phương Khoan 30 Bảng 3.5 Chất lượng nguồn nước sông Lô đoạn chảy qua xã Phương Khoan năm

2016 31 Bảng 3.6 Tổng hợp kích thước các công trình 42 Bảng 3.7 Kích thước và chiều sâu của ngăn lọc 45 Bảng 3.8 Đánh giá hiệu quả xử lý và cấp nước của 2 phương án qua một số yếu

tố 46 Bảng 3.9 So sánh tính khả thi của 2 giải pháp 48

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước cấp tại Việt Nam 2

1.1.1 Ô nhiễm nguồn nước ngầm 2

1.1.2 Ô nhiễm nguồn nước mặt 4

1.2 Hiện trạng cấp nước và vệ sinh khu vực nông thôn Việt Nam 7

1.2.1 Nguồn nước khai thác 7

1.2.2 Hiện trạng cấp nước 8

1.2.3 Một số công nghệ xử lý nươc đang áp dụng………….…… ………….11

1.3 Tổng quan về mô hình xử lý nước cấp ở khu vực nông thôn 14

1.3.1 Mô hình xử lý nước cấp phân tán……… ……….16

1.3.2 Mô hình xử lý nước cấp tập trung 16

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 18

2.2 Nội dung nghiên cứu 18

2.3 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 18

2.3.1 Điều kiện tự nhiên……… … 18

2.3.2 Hiện trạng kinh tế - xã hội 21

2.4 Phương pháp nghiên cứu 21

2.4.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu 21

2.4.2 Phương pháp điều tra, khảo sát 21

2.4.3 Phương pháp lấy mẫu, phân tích trong phòng thí nghiệm 22

2.4.4 Phương pháp thống kê, đánh giá và đề xuất các giải pháp 25

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

3.1 Hiện trạng sử dụng nước sinh hoạt tại khu vực nghiên cứu 26

3.1.1 Nguồn nước khai thác 26

3.1.3 Hiện trạng xử lý nước sinh hoạt tại địa phương 29

3.1.4 Đánh giá nhu cầu sử dụng nước cấp của người dân 29

3.2 Đề xuất giải pháp cấp nước cho khu vực nghiên cứu 30

3.2.1 Đề xuất mô hình và công nghệ xử lý 30

3.2.1 Đánh giá hiệu quả và tính khả thi của 2 phương án 46

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

Đinh Thị Diệu Linh 1 K57 CNKTMT

MỞ ĐẦU

Hiện nay, quá trình đổi mới nông thôn đã và đang diễn ra trên cả nước, đem lại các hiệu quả về mặt đời sống và kinh tế cho người dân, đặc biệt là ngành kinh tế nông nghiệp Cùng với sự phát triển đó là sự gia tăng dân số và sử dụng hóa chất bảo

vệ thực vật trong canh tác hoa màu đã làm suy giảm chất lượng nguồn nước cấp và nguy cơ thiếu nước sạch trong tương lai Mặt khác, xu hướng hạ thấp mực nước ngầm tại một số vùng như đồng bằng Bắc Bộ, đồng bằng Nam Bộ và Tây Nguyên [18]do nhiều nguyên nhân, đang gây nên tình trạng thiếu nước sinh hoạt cho người dân trên diện rộng

Để khắc phục tình trạng trên, nhiều địa phương trên cả nước đã triển khai các

mô hình cấp nước tập trung và phân tán để cung cấp nước sạch cho người dân nông thôn Tuy nhiên, tại thời điểm năm 2013, mới chỉ có 38,7% [3] số dân nông thôn được

sử dụng nước sạch đạt Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia về chất lượng nước ăn uống của

Bộ Y tế (QCVN 01: 2009/BYT) Tình trạng thiếu nước sạch và sử dụng nước ăn uống không hợp vệ sinh đang tiếp diễn tại nhiều nơi trên cả nước, đặc biệt tại các vùng sâu vùng xa và các vùng dân cư nông thôn có điều kiện kinh tế khó khăn, làm giảm chất lượng cuộc sống và gây hậu quả trực tiếp đối với sức khỏe con người Trước tình hình

nêu trên, em đã quyết định lựa chọn đề tài khóa luận “Nghiên cứu và đề xuất các giải

pháp cung cấp nước sạch cho khu dân cư nông thôn theo mô hình tập trung và phân tán thuộc xã Phương Khoan tỉnh Vĩnh Phúc”

Đề tài thực hiện với mục tiêu điều tra hiện trạng sử dụng và chất lượng nước sinh hoạt của các hộ dân nông thôn tại xã Phương Khoan, đồng thời khảo sát nhu cầu

sử dụng nước cấp của người dân Từ đó đánh giá và đề xuất các giải pháp cấp nước sạch phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của địa phương, nhằm góp phần cải thiện chất lượng đời sống; nâng cao sức khỏe cho người dân; giảm nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước và ứng phó với việc suy giảm trữ lượng nước ngầm trong tương lai

Đinh Thị Diệu Linh 2 K57 CNKTMT

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước cấp tại Việt Nam

1.1.1 Ô nhiễm nguồn nước ngầm

Nguồn nước ngầm của Việt Nam khá phong phú do mưa nhiều và phân bố rộng rãi khắp mọi nơi, tập trung tại một số tầng nước chính như Holocene, Pleistocene, Pliocene và Miocene [8] Đây là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho các hoạt động sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp ở Việt Nam

Tính đến năm 2010, trữ lượng khai thác nước ngầm toàn quốc đạt gần 20 triệu

m3/ngày, cung cấp từ 35 - 50% tổng lượng nước sinh hoạt đô thị trên toàn quốc [8], còn lại cung cấp nước sinh hoạt cho các vùng nông thôn và phục vụ tưới cây nông nghiệp Tuy nhiên, bên cạnh thực trạng khai thác nước ngầm với trữ lượng lớn như hiện nay, chất lượng nước ngầm tại một số khu vực lại đang có chiều hướng suy giảm

Ô nhiễm biểu hiện chủ yếu ở nồng độ chất hữu cơ (NO3-, NH4+), hàm lượng vi sinh (Coliform, E.coli) và cục bộ một số vùng biểu hiện ô nhiễm kim loại nặng (As, Mn, Fe) [9]

Theo báo cáo diễn biến tài nguyên nước dưới đất năm 2013 [24] của Trung tâm Quan trắc và Dự báo Tài nguyên nước Tình trạng ô nhiễm của từng khu vực như sau:

Khu vực đồng bằng Bắc Bộ có biểu hiện ô nhiễm cao nhất với các thông số

Mn, As, Fe, NH4+, tổng chất rắn hòa tan (TDS) tại nhiều nơi vượt giới hạn cho phép (GHCP) so với Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia về chất lượng nước ngầm (QCVN 09: 2008/ BTNMT) Chỉ số TDS cao nhất được phát hiện tại Hải Lý, Nam Định (23321 mg/L)gấp 15 lần ngưỡng cho phép (1500 mg/L) Ngoài ra, có 28 trong 37 điểm quan trắc nước ngầm có nồng độ NH4+ vượt GHCP (0,1 mg/L), cao nhất tại 2 điểm thuộc thành phố Hà Nội là Phú Lãm (70 mg/L) và Sơn Đồng (40 mg/L) Chỉ số Mn và As cũng được phát hiện ở nhiều nơi với hàm lượng cao, như khu vực Đan Phượng, Hà Nội có nồng độ Mn và As vượt GHCP từ 2 - 3 lần Đặc biệt, tại Khu vực Hà Giang - Tuyên Quang, hàm lượng Fe ở một số nơi đạt trên 15 – 20 mg/L [11] Ô nhiễm tập trung quanh các mỏ khai thác Sunphua

Khu vực đồng bằng Nam Bộ có mức độ ô nhiễm nước ngầm cao thứ 2 cả nước Trong đó, gần 50% các mẫu nước cho thấy hàm lượng TDS, NH4+ và Mn vượt GHCP

so với QCVN 09: 2008/ BTNMT Chỉ số TDS cao nhất tại Cà Mau (20580 mg/L) gấp

14 lần ngưỡng cho phép (1500 mg/L), chỉ số NH4+ cao nhất chỉ ở mức 1,49 mg/L

Đinh Thị Diệu Linh 3 K57 CNKTMT

Tuy nhiên, các thông số vi lượng của khu vực này lại cao gấp nhiều lần so với đồng bằng Bắc Bộ, đặc biệt là nồng độ Mn cao nhất vượt ngưỡng cho phép 25 lần, một số các nguyên tố vi lượng khác như Cd, Pb, cũng được phát hiện vượt tiêu chuẩn cho phép tại một số điểm quan trắc từ 2 - 3 lần

Tại khu vực Bắc Trung Bộ, chỉ số TDS và các nguyên tố vi lượng hầu như đều thấp hơn GHCP so với QCVN 09: 2008/ BTNMT ngoại trừ As và Mn Nồng độ NH4+cao nhất ở Triệu Lộc, Thanh Hóa (17,1 mg/L) gấp 17 ngưỡng cho phép (0,1 mg/L) Ngoài ra, chỉ tiêu Mn tại 6 trong 12 điểm quan trắc cũng vượt ngưỡng cho phép (0,5 mg/L) từ 2 - 3 lần Tại tỉnh Thanh Hóa, tình trạng ô nhiễm As diễn ra trên diện rộng, với 61 trên 74 xã thuộc 15 huyện trong khu vực điều tra nguồn nước sinh hoạt có hàm lượng As vượt GHCP [10]

Tây Nguyên và Duyên Hải Nam Trung Bộ được đánh giá là hai vùng có chất lượng nước ngầm an toàn với hầu hết các thông số về TDS, vi lượng và NH4+ đều thấp hơn GHCP so với QCVN 09: 2008/ BTNMT, chỉ một vài điểm quan trắc có hàm lượng Mn vượt tiêu chuẩn cho phép nhưng với hàm lượng không đáng kể

Ngoài ra, tại các vùng nông thôn trên cả nước, hầu hết các mẫu nước ngầm được điều tra đều bị nhiễm khuẩn với Coliform ở mức từ 4 – 12 MPN/100 ml [10] Các tác nhân chính đến suy giảm chất lượng nguồn nước ngầm bao gồm:

 Kim loại nặng:

Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình thải vào môi trường nước các chất thải công nghiệp và nước thải độc hại từ các nhà máy, các làng nghề không qua xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu gây ô nhiễm nguồn nước mặt Theo đó, nước mặt bị ô nhiễm sẽ ngấm vào đất và vào ngước ngầm

 Vi sinh vật:

Nguyên nhân gây ô nhiễm sinh học cho môi trường nước chủ yếu là từ các chất thải sinh hoạt, chất thải chuồng trại, xác chết động vật, nước thải từ bệnh viện Đặc biệt, ở vùng nông thôn, do cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn chất thải từ hoạt động của con người và chất thải chăn nuôi không được xử lý hoặc xử lý không triệt

để được xả ra môi trường, thẩm thấu xuống đất gây nên tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt sinh học

Đinh Thị Diệu Linh 4 K57 CNKTMT

 Các hợp chất hữu cơ, vô cơ có trong phân bón và thuốc bảo vệ thực vật:

Nguyên nhân này xảy ra chủ yếu tại các vùng nông nghiêp thâm canh, một lượng tồn dư đáng kể thuốc trừ sâu và phân bón hóa học không được cây trồng tiếp nhận Theo đó lan truyền và tích lũy trong đất, theo thời gian ngấm dần vào tầng nước ngầm gây nên ô nhiễm, biểu hiện qua các thông số như POPs, các hợp chất Clo, Nito, Photpho

Bên cạnh đó, một số nguyên nhân chủ quan như đặc tính địa chất vùng chứa nước, thay đổi mục đích sử dụng đất hay hiện tượng xâm nhập mặn vào các tầng nước ven biển cũng là các tác nhân góp phần làm suy giảm chất lượng nguồn nước ngầm

1.1.2 Ô nhiễm nguồn nước mặt

Việt Nam có mạng lưới sông ngòi dày đặc với 16 lưu vực sông trên cả nước, tổng trữ lượng nước mặt tập trung ở các lưu vực sông của Việt Nam đạt khoảng 830

- 840 tỷ m3 [9] Trong đó, có khoảng 310 - 315 tỷ m3 (37%) là nước nội sinh, 520 -

525 tỷ m3 (63%) được sản sinh từ nước ngoài [9] Đa phần, nguồn nước mặt cung cấp cho các nhà máy cấp nước đều được lấy từ thượng lưu các con sông, đoạn có trữ lượng và chất lượng nước nằm trong Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia về nước mặt (QCVN 08: 2008/BTNMT) loại A1 Tuy nhiên hiện nay, nguồn cung cấp này lại đối mặt với nguy cơ suy giảm chất lượng, do tình trạng ô nhiễm đã và đang diễn ra tại vùng trung lưu cho đến hạ lưu của nhiều lưu vực sông trên cả nước, gây nguy cơ ảnh hưởng đến công tác xử lý và cấp nước tập trung tại một số địa phương

Theo Báo cáo môi trường quốc gia năm 2012 [8] về môi trường nước mặt Tình trạng ô nhiễm nước mặt tại các khu vực như sau:

Khu vực Bắc Bộ: Nước sông ở khu vực đầu nguồn có các thông số chất lượng

nằm trong GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại A1, nồng độ các chất gây ô nhiễm tăng dần về hạ lưu, nơi tập trung đông dân cư và các cơ sở công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp Tại vùng trung lưu và hạ lưu các con sông thuộc 2 lưu vực sông Kỳ Cùng - Bằng Giang, Ka Long và lưu vực sông Hồng - Thái Bình, các thông số như tổng chất rắn không hòa tan (TSS), nhu cầu oxi hóa học (COD), nhu cầu oxi sinh hóa (BOD5), Coliform chỉ đạt tiêu chuẩn nước mặt (QCVN 08: 2008/BTNMT) loại A2,

có nơi xấp xỉ ngưỡng cho phép so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại B1 như đoạn sông cầu chảy từ Đông Anh, Hà Nội đến Vạn An, Bắc Ninh Đặc biệt, tại những đoạn sông đi qua các công ty phân bón, hóa chất tại Phú Thọ và những con sông nằm trên địa bàn thành phố Hà Nội như sông Nhuệ - Đáy, các thông số này đều vượt GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại B1 từ 1,5 đến 2 lần, thậm chí hàm lượng COD và

Đinh Thị Diệu Linh 5 K57 CNKTMT

BOD5 trên các sông Tô Lịch, Lừ và sông Sét còn vượt Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia

về nước thải sinh hoạt (QCVN 14: 2008/BTNMT) Mức độ ô nhiễm trên các sông không ổn định, các thông số này vào mùa lũ thường cao hơn mùa khô, do sự rửa trôi chất ô nhiễm từ thượng nguồn đổ về

Khu vực Bắc Trung Bộ: Giá trị các thông số COD, BOD5, và Coliform đầu nguồn các lưu vực sông Mã và sông Hương về cơ bản đạt GHCP so với QCVN 08:2008/ BTNMT loại A1, có thể dùng cho cấp nước sinh hoạt qua xử lý và các mục đích khác Riêng giá trị thông số TSS tại sông Mã vượt GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại B1và có xu hướng gia tăng trong thời gian gần đây do hiện tượng xói mòn ở thượng nguồn Đoạn sông chảy qua thành phố Huế có giá trị thông số BOD5 cao hơn những nơi khác và xấp xỉ GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại A2, do ảnh hưởng từ nguồn nước thải sinh hoạt

Khu vực Duyên Hải Nam Trung Bộ: Trong các lưu vực sông thuộc vùng Duyên

Hải Nam Trung Bộ, chỉ có lưu vực sông Hà Thanh và tiểu lưu vực sông Thu Bồn có chất lượng nước tương đối tốt, hầu hết các giá trị thông số TSS, BOD5, COD đều đạt GHCP so với QCVN 08:2008/ BTNMT loại A1, có thể dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Tại các lưu vực sông Vu Gia, Trà Bồng – Trà Khúc và lưu vực sông Kôn

đã bị ô nhiễm chất hữu cơ và hàm lượng TSS tương đối lớn, vượt GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại A1 Tuy nhiên, mức độ ô nhiễm tại các lưu vực sông này có

xu hướng giảm dần qua thời gian, chỉ có lưu vực sông Vu Gia có hàm lượng TSS tương đối cao, vượt GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại A2 nhiều lần, thậm chí vượt loại B2 và có xu hướng tăng theo thời gian

Khu vực Nam Bộ: Tại thượng nguồn các lưu vực sông Sài Gòn, Tiền – Hậu và

tiểu lưu vực sông Đồng Nai như sông Bé, sông La Ngà được đánh giá là có chất lượng nước tốt, nằm trong GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại A1 Có thể sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt qua xử lý Do các đoạn sông này chưa phải chịu ảnh hưởng từ các nguồn thải công nghiệp và sinh hoạt, cộng với dòng chảy trên các lưu vực sông này luôn ở mức cao vì là hạ lưu của sông Mê Kông, nên có khả năng pha loãng và làm giảm các chất ô nhiễm trên diện rộng Tuy nhiên, chất lượng nước ở vùng trung lưu và hạ lưu các con sông thuộc vùng Đông Nam Bộ như sông Đồng Nai, Sài Gòn, Vàm Cỏ lại có biểu hiện ô nhiễm dinh dưỡng với hàm lượng BOD5, NH4+, Coliform vượt GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại A2, thậm chí có nơi còn xấp xỉ GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại B1 và có xu hướng gia tăng như tại cầu Phú Long (14,5 mg/L) và cầu Bình Triệu (15 mg/L)

Đinh Thị Diệu Linh 6 K57 CNKTMT

Nhìn chung, chất lượng nước mặt tại thượng lưu các con sông hiện nay đều nằm trong GHCP so với QCVN 08: 2008/BTNMT loại A1, A2 và là nguồn cung cấp tốt cho các nhà máy xử lý nước tập trung Tuy nhiên, trước thực trạng ô nhiễm đang diễn ra tại vùng trung lưu và hạ lưu các con sông, nguy cơ các chất ô nhiễm sẽ phát tán trên diện rộng về phía thượng lưu, gây suy giảm chất lượng nguồn nước cấp cho các nhà máy này là điều không tránh khỏi

Các nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm nguồn nước mặt bao gồm:

 Thải lượng các chất ô nhiễm từ hoạt động công nghiệp và các làng nghề:

Nước thải từ các cơ sở sản xuất và các làng nghề là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu đến môi trường nước mặt ở thành phố và các khu vực ven đô thị Thành phần các chất gây ô nhiễm trong hai loại nước thải này rất đa dạng và khó xử lý, chủ yếu chứa nhiều kim loại nặng, dầu mỡ, chất hữu cơ khó phân hủy (POPs), BOD, hợp chất Nito

và Photpho

 Thải lượng các chất ô nhiễm từ hoạt động nông nghiệp:

Lượng thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học không được cây trồng hấp thụ sẽ theo nước mưa và nước tưới sau quá trình rửa trôi đi vào nguồn nước mặt, bước đầu gây ô nhiễm vùng nước tiếp nhận do POPs có trong thuốc bảo vệ thực vật và kim loại nặng, hợp chất của Nito, Photpho có trong phân bón hóa học Đây là nguyên nhân gây ô nhiễm phổ biến tại các vùng sản xuất nông nghiệp thâm canh, đặc biệt là hai vùng châu thổ sông Hồng và sông Cửu Long

 Nước thải sinh hoạt và nước thải từ các hoạt động chăn nuôi chưa qua xử lý:

Lưu lượng nước thải sinh hoạt của các khu đô thị và các vùng nông thôn trên

cả nước ngày một tăng, do gia tăng dân số và các ngành dịch vụ Tuy nhiên, hầu hết

ở các vùng nông thôn và các khu đô thị đều chưa có hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung Tại một số khu đô thị lớn đã có trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung nhưng tỷ lệ nước được xử lý còn thấp, không đáp ứng được yêu cầu đề ra như nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng, thành phố Hồ Chí Minh có công suất 450.000

m3/ngày đêm nhưng tỷ lệ xử lý vẫn chưa đạt 50% [9] Ước tính, tổng thải lượng BOD trong nước thải sinh hoạt lên tới 1.257.300 kg/ngày (năm 2009) [9] Bên cạnh đó, chất thải từ các hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm, thủy sản ở các vùng nông thôn chưa qua xử lý hoặc xử lý không triệt để là nguyên nhân chính gây ô nhiễm nguồn nước tại các vùng nông thôn

Đinh Thị Diệu Linh 7 K57 CNKTMT

1.2 Hiện trạng cấp nước và vệ sinh khu vực nông thôn Việt Nam

1.2.1 Nguồn nước khai thác

Theo Báo cáo đánh giá lĩnh vực cấp nước và vệ sinh môi trường nông thôn Việt Nam của tổ chức Y tế thế giới (WHO, 2011) [28], phần lớn người dân khu vực nông thôn đều sử dụng nguồn nước ngầm cho mục đích sinh hoạt Tại một số địa phương, do điều kiện kinh tế thấp, nhiều hộ gia đình vẫn phải sử dụng nước sông suối, ao hồ để phục vụ sinh hoạt hàng ngày Cơ cấu nguồn nước ăn uống, sinh hoạt chính ở các hộ gia đình vùng nông thôn được thể hiện trên Hình 1.1

Hình 1.1 Cơ cấu sử dụng nguồn nước của khu vực nông thôn Việt Nam

(Nguồn: WHO, 2011[28])

Từ biểu đồ trên cho thấy, điều kiện nguồn nước ở các vùng nông thôn vẫn còn nhiều khó khăn, có 18,5% số gia đình phải sử dụng nước sông suối, ao hồ làm nguồn nước chính cho ăn uống và sinh hoạt Ngoài ra, báo cáo đề tài mối liên quan giữa vệ sinh môi trường, nguồn nước hộ gia đình và hành vi vệ sinh chăm sóc trẻ của bà mẹ với tình trạng dinh dưỡng của trẻ dưới 5 tuổi tại Việt Nam năm 2011 [27] còn cho biết: có 15,3% nguồn nước sinh hoạt ở nông thôn có nguy cơ ô nhiễm rất cao; 25,1% trong tổng số 2958 mẫu nước xét nghiệm lấy từ các nguồn nước sinh hoạt của các gia đình ở nông thôn thuộc 8 vùng sinh thái đạt tiêu chuẩn vệ sinh về vi sinh [27]

Các nguồn nước khác

Đinh Thị Diệu Linh 8 K57 CNKTMT

Theo kết quả điều tra nông thôn nông nghiệp và thủy sản năm 2011 của Tổng cục thống kê [20]cho biết, cả nước có 4.216 xã (chiếm 46,5% so với tổng số xã) có

hệ thống cấp nước sinh hoạt tập trung Trong đó, vùng Đồng bằng sông Cửu Long có đến 81,1% xã có hệ thống cấp nước sinh hoạt tập trung, tiếp theo là Trung du và miền núi Bắc Bộ đạt 59,1% Các vùng còn lại đạt dưới mức bình quân cả nước là Tây Nguyên (45%); Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung (33,8%) và thấp nhất là Đồng bằng sông Hồng chỉ đạt 24,5%

Tính riêng năm 2013, tại 63 tình thành trên cả nước đã có thêm 721 công trình cấp nước tập trung, trong đó 217 công trình hoàn thành và đi vào sử dụng; 383 công trình đang trong giai đoạn hoàn thiện và 121 công trình chuẩn bị đầu tư [5] Năm

2015, dự án cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn do WB hỗ trợ đã xây dựng thêm 71 công trình cấp nước tập trung đi vào hoạt động, cung cấp nước sạch cho 121 xã thuộc 8 tỉnh vùng đồng bằng sông Hồng; 11 công trình cấp nước đang thi công và 21 công trình chuẩn bị đầu tư [7]

Từ những số liệu trên cho thấy, mô hình cấp nước sạch theo quy mô tập trung đang được phổ biến rộng rãi ở các vùng nông thôn trên khắp cả nước, tỷ lệ người dân được sử dụng nước cấp ngày một tăng cao, hướng đến mục tiêu đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng nước sạch của cộng đồng Tuy nhiên, bên cạnh hiệu quả đạt được từ các

dự án, vẫn tồn tại nhiều bất cập như:

Một số công trình cấp nước nông thôn xây dựng xong nhưng không hoạt động được Nguyên nhân là do chất lượng xây dựng và tính đồng bộ của các công trình cấp nước còn chưa cao, không đảm bảo đủ nguồn lực để duy tu bảo dưỡng các hệ thống

Đinh Thị Diệu Linh 9 K57 CNKTMT

cấp nước trong quá trình khai thác, vận hành Bên cạnh đó, trách nhiệm của người dân trong việc cam kết sử dụng nước, bảo vệ và giám sát công trình cấp nước chưa cao; năng lực quản lý, vận hành công trình cấp nước ở các địa phương còn hạn chế Điển hình tại một số công trình cấp nước tập trung ở Hà Nam, đa phần số hộ đấu nối chỉ đạt từ 30 - 70% so với kế hoạch [7], gây lãng phí và tác động tiêu cực đến quan điểm và thái độ của người dân với dịch vụ cấp nước

Vẫn còn sự chênh lệch lớn về tỉ lệ sử dụng nước hợp vệ sinh giữa các vùng Đặc biệt ở những vùng sâu, vùng có điều kiện khó khăn chưa được tiếp cận với các điều kiện cấp nước và vệ sinh đạt tiêu chuẩn, mặc dù chính phủ đã quan tâm nhưng nguồn tài chính vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu Trong khi chưa có giải pháp cấp nước tập trung, các giải pháp cấp nước hộ gia đình, áp dụng công nghệ đơn giản với chi phí thấp cũng chưa được phổ biến rộng rãi, người dân vẫn đang sử dụng trực tiếp nước từ giếng khoan, giếng đào, nước mưa với nhiều nguy cơ tiềm ẩn từ các chất ô nhiễm

1.2.3 Một số công nghệ xử lý nước đang áp dụng

Công nghệ xử lý nước cấp ở các vùng nông thôn Việt Nam thường đa dạng,

do quy mô xử lý và chất lượng nguồn nước không giống nhau, cơ bản có thể chia làm hai nhóm chính:

 Nhóm công nghệ xử lý đơn giản, chi phí thấp, áp dụng cho quy mô hộ gia đình trong các trường hợp khai thác và sử dụng nước trực tiếp hay trường hợp khẩn cấp như lũ, dịch bệnh, hoặc có thể áp dụng xử lý khi nước cấp từ nhà máy đến người sử dụng không đảm bảo an toàn, nhằm mục đích cải thiện chất lượng nước trước khi khử trùng bằng biện pháp đun sôi

 Nhóm công nghệ xử lý theo dây chuyền, áp dụng tại các trạm cấp nước tập trung với quy mô phục vụ cộng đồng, nước phải được khử trùng trước khi cấp cho người dân

1.2.3.1 Công nghệ chi phí thấp, áp dụng cho hộ gia đình

 Keo tụ - tạo bông:

Mục đích của phương pháp này là sử dụng các hóa chất keo tụ (Aluminium sunphat, Ferrous sunphat, Poly Aluminium Chlovide, ) và trợ keo tụ (Polymer anion, Polymer cation) để tách các hạt cặn lơ lửng ra khỏi nước dưới dạng bùn thải Trong điều kiện pH của nước từ 5,5 - 7,5 và nhiệt độ từ 20 – 4000C [20]

Đinh Thị Diệu Linh 10 K57 CNKTMT

Hình 1.2 Hiệu quả của phương pháp keo tụ - tạo bông

(Nguồn: Andrew,2014 [29])

Ưu điểm của phương pháp là đơn giản, chi phí thấp, hiệu quả xử lý độ đục cao thể hiện trên Hình 1.2 Tuy nhiên, hiệu quả xử lý các chất hóa học và vi sinh vật rất thấp, chỉ một phần các kim loại nặng và vi khuẩn, virus được loại ra khỏi nước theo các bông cặn [34] Do vậy, phương pháp này chỉ nên áp dụng tạm thời hoặc đối với các trường hợp khẩn cấp như xử lý nước sau lũ

 Lọc cát chậm:

Hệ thống lọc cát chậm thông thường (Hình 1.3) bao gồm ba hợp phần: giàn phun mưa, bể lọc và bể chứa nước sạch Nước đi qua giàn phun mưa và bể lọc với vật liệu lọc chính là cát và than hoạt tính sẽ được xử lý bởi bốn quá trình: khử Fe,

Mn, As ở công đoạn làm thoáng nước bằng giàn phun mưa; xử lý vi sinh ở lớp màng hình thành trên bề mặt bể; lắng, lọc các chất rắn lơ lửng và hạt cặn ở lớp cát lọc; hấp phụ màu, mùi và các độc tố ở lớp than hoạt tính

Hình 1.3 Bể lọc cát chậm quy mô hộ gia đình

(Nguồn: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2005 [34])

Đinh Thị Diệu Linh 11 K57 CNKTMT

Ưu điểm của công nghệ này là loại bỏ được tạp chất, kim loại nặng và 99% các tác nhân gây bệnh đường ruột ra khỏi nước [31] Ngoài ra, các hộ dân đều có thể

tự xây dựng và vận hành do công nghệ đơn giản, vật liệu lọc dễ kiếm và chi phí thấp Tuy nhiên, phương pháp này không có khả năng loại bỏ virus hay các hạt có kích thước nhỏ hơn 1 micron [31] Mặt khác, tốc độ lọc chậm từ 0,1 – 0,3 m3/giờ nên chỉ thích hợp để áp dụng cho hộ gia đình, đặc biệt là các hộ sử dụng nguồn nước giếng khoan có hàm lượng Fe và Mn cao [30]

 Bộ lọc nước hộ gia đình:

Các bộ lọc chi phí thấp có lõi lọc làm từ gốm sứ, sợi thủy tinh, than hoạt tính

có tác dụng chính là loại bỏ màu, mùi vị, cặn lắng và vi khuẩn trong nước, khả năng giữ lại các kim loại nặng hòa tan và chất hữu cơ không được đánh giá cao Ở mức độ

xử lý cao hơn, các bộ lọc sử dụng công nghệ Nano và công nghệ RO có thể loại bỏ

cả virus và các nguyên tố vi lượng ra khỏi nước, nước sau lọc có thể dùng để uống trực tiếp [35]

Hiện nay, việc sử dụng các bộ lọc nước được coi như một giải pháp thay thế cho việc sử dụng nước cấp tại các vùng nông thôn hoặc để xử lý tiếp khi nước cấp từ nhà máy không đảm bảo an toàn tuyệt đối, do các sự cố trong quá trình cấp nước Tuy nhiên, chu kỳ vệ sinh và thay lõi lọc đòi hỏi phải diễn ra thường xuyên để đảm bảo không tái nhiễm vi khuẩn và các chất bẩn ngược trở lại nước lọc

 Khử trùng bằng nước Javen (NaOCl):

Nước Javen được sử dụng như một phương pháp khử trùng nước giếng khơi tại một số vùng nông thôn Việt Nam, phương pháp này đạt hiệu quả khi xử lý nước

ô nhiễm vi sinh vật với một liều lượng thích hợp Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ khuyến cáo chỉ nên sử dụng 2 ml dung dịch NaOCl 5% cho 1 lít nước khi khử trùng

Sử dụng dư thừa nước Javen sẽ làm tăng pH của nước, kết tủa các khoáng chất như Canxi cacbonat Mặt khác, hàm lượng clo dư trong nước > 0,5 mg/L sẽ ảnh hưởng đến mùi vị của nước và gây độc khi sử dụng Vì vậy, phương pháp này chỉ nên áp dụng để xử lý tạm thời, không an toàn khi sử dụng lâu dài

 Khử trùng bằng đun sôi:

Tại các khu vực chưa có công trình cấp nước tập trung, nước sinh hoạt không

hoặc đã qua xử lý bằng các biện pháp chi phí thấp đều không đảm bảo về mặt vi sinh

Do vậy, đun sôi nước đến nhiệt độ 1000C trong thời gian từ 1 – 5 phút là biện pháp bắt buộc để khử trùng nước trước khi dùng cho mục đích ăn uống Phương pháp này được cho là tiêu tốn nhiều năng lượng vì để đun sôi 1 lít nước cần đốt cháy khoảng 1

kg gỗ [38]nhưng nhược điểm này không đáng kể do nguồn nhiên liệu ở các vùng

Đinh Thị Diệu Linh 12 K57 CNKTMT

nông thôn Việt Nam luôn có sẵn và được sử dụng hợp lý, không gây suy thoái tài

nguyên

 Khử trùng bằng ánh sánh mặt trời (SODIS):

SODIS là phương pháp tiêu diệt vi khuẩn trong nước nhờ tác động cộng hưởng

của tia cực tím và tia hồng ngoại (UV – A) với bước sóng từ 320 – 400 nm Nước thô cần khử trùng được đựng trong chai nhựa PET (Polyethylene terephthalate) và đem phơi dưới ánh nắng mặt trời từ 6 đến 17 giờ (nếu trời nắng gắt) hoặc phơi 2 ngày nếu trời râm mát [32] (Hình 1.4) Nước phơi theo phương pháp này có thể tiêu diệt 99%

vi khuẩn, 95% virus trong nước [38]

Hình 1.4 Khử trùng nước bằng ánh sáng mặt trời (SODIS)

(Nguồn: EAWAG/SANDEC (2002)[24])

SODIS có nhiều ưu điểm như chi phí thấp, dễ thực hiện, giảm tối đa nguy cơ tái nhiễm vi khuẩn do được đựng trong các chai nhựa kín đến khi sử dụng Ngoài ra, đây là phương pháp thân thiện với môi trường và phù hợp với một nước nhiệt đới, có lượng bức xạ mặt trời cao như Việt Nam Tuy nhiên, biện pháp đơn giản này lại không hiệu quả trong xử lý nước ô nhiễm kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ và nước có độ đục lớn hơn 30 NTU Mặt khác, lượng nước xử lý được tương đối thấp và phụ thuộc chính vào thời tiết Do vậy, SODIS chỉ thích hợp để xử lý nước mưa hoặc nước ngầm

có chất lượng tương đối tốt, với mục đích sử dụng làm nước ăn uống Trong tương lai, phương pháp này cần được nghiên cứu để áp dụng với quy mô lớn, thay thế các phương pháp khử trùng chi phí cao như sử dụng tia UV, oxi hóa bằng Ozon hay phương pháp sử dụng Clo thường làm giảm hương vị của nước

1.2.3.2 Công nghệ áp dụng tại các trạm cấp nước tập trung

Đa phần các trạm cấp nước tập trung ở khu vực nông thôn Việt Nam đều áp dụng các công nghệ xử lý nước truyền thống theo dây truyền như: Song chắn rác -

Đinh Thị Diệu Linh 13 K57 CNKTMT

keo tụ, tạo bông - lắng - lọc - khử trùng bằng Clo với nguồn nước đầu vào lấy từ sông,

hồ Đối với nguồn cung cấp là nước ngầm, công nghệ xử lý đơn giản hơn là làm thoáng - lắng - lọc - khử trùng bằng Clo

 Song chắn rác:

Song chắn rác được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý

 Keo tụ - tạo bông:

Mục đích và ưu nhược điểm của công nghệ này như đã trình bày tại mục 1.3.2.1 (keo tụ - tạo bông) Tuy nhiên, khi áp dụng để xử lý nước mặt tại các công trình cấp nước tập trung, công nghệ này có vai trò lớn hơn so với áp dụng ở hộ gia đình Do lưu lượng cần xử lý lớn và hàm lượng TSS trong nước mặt cao nên khả năng

xử lý của phương pháp được thể hiện rõ rệt Công đoạn xử lý này được diễn ra trước khi lắng, lọc để tăng cường khả năng loại bỏ TSS và giảm áp lực cho các công đoạn sau Đặc biệt, các hạt có kích thước nhỏ hơn 1micron rất khó để loại bỏ bằng phương pháp lọc nhanh [41], nên việc keo tụ chúng thành các bông cặn lớn hơn là cần thiết

để chúng có thể tự lắng hoặc bị giữ lại ở lớp vật liệu lọc

Các loại bể keo tụ - tạo bông đang được áp dụng tại một số trạm cấp nước tập trung ở nông thôn như: bể phản ứng vách ngăn, bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng và bể phản ứng cơ khí

 Lắng:

Mục đích của quá trình này là tiếp tục lắng trọng lực các hạt rắn lơ lửng đã được keo tụ ở bể phản ứng hoặc tách các kết tủa của Fe và Mn sau giai đoạn làm thoáng (đối với xử lý nước ngầm), giảm áp lực cho các bể lọc ở giai đoạn xử tiếp theo Để phù hợp với điều kiện kinh tế và trình độ quản lý, vận hành của địa phương, các bể lắng đang áp dụng tại một số công trình cấp nước nông thôn thường có cấu tạo

và quy trình vận hành đơn giản, chi phí xây dựng thấp như: bể lắng ngang, bể lắng Lamen

 Làm thoáng

Quá trình làm thoáng bằng giàn mưa như Hình 1.5 được áp dụng để oxi hóa Fe(II), Mn(II) trong nước và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng Fe(OH)3, Mn(OH)4 Đây là biện pháp truyền thống, được áp dụng chủ yếu để xử lý Fe và Mn trong nước giếng khoan cho các công trình cấp nước tập trung ở cả khu vực nông thôn và đô thị

 Lọc cát nhanh

Đinh Thị Diệu Linh 14 K57 CNKTMT

Công nghệ lọc nhanh được áp dụng để xử lý nước mặt sau quá trình lắng hoặc

xử lý nước ngầm sau khi làm thoáng Nguyên lý hoạt động và vai trò của phương pháp này tương tự như lọc cát chậm (trình bày tại mục 1.2.3.1) nhưng để đáp ứng yêu cầu xử lý nước với lưu lượng lớn, cấu tạo lớp vật liệu lọc của bể lọc nhanh thường đơn giản hơn với than Antraxit và cát Thạch Anh Lưu lượng lọc cao từ 10 – 15 m3/m2.giờ [40], gấp nhiều lần so với bể lọc chậm (0,1 – 0,3 m3/m2 giờ) [30]

Ưu điểm của lọc cát nhanh là xử lý được nước có độ đục cao, tải trọng lớn, diện tích xây dựng nhỏ Tuy nhiên, hiệu quả loại bỉ chất rắn lơ lửng và vi khuẩn của phương pháp này không cao và cần phải xử lý tiếp bằng biện pháp lọc chậm hoặc khử trùng

 Khử trùng bằng Clo:

Khử trùng là công đoạn xử lý cuối cùng để tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật gây bệnh có trong nước, biểu hiện qua chỉ số Coliform và E.coli Khi sử dụng Clo để khử trùng nước, thời gian tiếp xúc phải đảm bảo trên 30 phút và lượng Clo dư còn lại là 0,3 mg/L theo Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01: 2009/BYT) Đây là phương pháp khử được dùng phổ biến do chi phí thấp, quản lý vận hành đơn giản Tuy nhiên, giống như phương pháp sử dụng nước Javen để khử trùng (trình bày tại mục 1.3.2.1), sử dụng Clo sẽ làm giảm hương vị của nước và gây ngộ độc nếu hàm lượng Clo dư ở thời điểm sử dụng vượt quá 0,5 mg/L

Nhìn chung, đây là các công nghệ đơn giản, chi phí thấp, dễ vận hành và quản

lý nên vẫn đang được áp dụng tại các trạm cấp nước tập trung nông thôn Tuy nhiên, chất lượng nước sau xử lý chưa được đảm bảo an toàn tuyệt đối, đặc biệt trong tình trạng các nguồn nước cấp đang có dấu hiệu ô nhiễm như hiện nay (trình bày tại mục 1.1) Mặt khác, các công nghệ hiện đại như lọc màng, lọc áp lực, lọc trọng lực tự rửa hay công nghệ khử trùng sử dụng Ozon và tia UV đều có chi phí đầu tư lớn và yêu cầu trình độ chuyên môn cao trong quá trình vận hành nên chưa được phổ biến ở các trạm cấp nước nông thôn

1.3 Tổng quan về mô hình xử lý nước cấp ở khu vực nông thôn

1.3.1 Mô hình xử lý nước cấp phân tán

Mô hình xử lý nước cấp phân tán là các công trình khai thác và xử lý theo phương pháp truyền thống, phục vụ cho từng hộ gia đình hoặc những nhóm hộ dùng

nước ở các cụm dân cư sống riêng lẻ, mật độ thấp

Đinh Thị Diệu Linh 15 K57 CNKTMT

Tại Việt Nam, mô hình khai thác và xử lý nước giếng khoan được áp dụng phổ biến ở các vùng nông thôn (theo dự án cấp nước và môi trường nông thôn do UNICEF

hỗ trợ) [4] Đây là mô hình áp dụng cho một hộ gia đình, mục đích chính là khai thác nước ngầm bằng giếng khoan để cung cấp nước sinh hoạt hợp vệ sinh cho các hộ dân nông thôn đặc biệt là vùng sâu, vùng xa, vùng dân tộc ít người và những hộ có thu nhập thấp Lưu lượng của giếng khoan thường từ 0,5 đến 2 lít/s [4] Bên cạnh đó, các

bể lọc cát chậm như Hình 1.3 (mục 1.2.3.1) cũng được xây dựng đi kèm đối với những nguồn nước bị nhiễm Fe, Mn và As

Ưu điểm của mô hình trên là chi phí đầu tư thấp, tiêu thụ ít năng lượng, quy trình xây dựng, vận hành và bảo dưỡng đơn giản nên phù hợp với kinh tế và trình độ của người dân nông thôn Chất lượng nước sau xử lý hợp vệ sinh, hàm lượng Fe, Mn giảm đáng kể Tuy nhiên, so với sử dụng nước cấp tập trung thì mô hình này yêu cầu người dân phải tự vận hành và bảo dưỡng bằng phương pháp thủ công Ngoài ra, sử dụng giếng khoan và bể lọc cát mới chỉ khắc phục được vấn đề về nguồn nước hợp

vệ sinh và xử lý một phần ô nhiễm, chưa thể khẳng định đã loại bỏ hoàn toàn được các độc tố ra khỏi nước

Bên cạnh mô hình khai thác và xử lý nước giếng khoan, mô hình thu hứng và tích trữ nước mưa cũng được áp dụng khá phổ biến ở Việt Nam và một số nước trên thế giới như Thái Lan, Philippin, Ấn độ [34], Ở vùng Đông Bắc Thái Lan, chính phủ khuyến khích người dân sử dụng nước mưa thay cho nước ngầm bị nhiễm mặn Theo đó, nước mưa được thu hứng từ các mái nhà lợp kẽm để đảm bảo không nhiễm các chất độc hại và thất thoát lưu lượng do thẩm thấu Nước thu được sẽ theo đường ống dẫn vào bình chứa có dung tích từ 1 – 6 m3, được trang bị nắp đậy và van nước cách đáy bình 10 cm, van xả cặn được lắp tại đáy bình [34] Chất lượng nước đầu ra được kiểm định theo tiêu chuẩn của WHO cho thấy: 40% các bình lấy mẫu đạt tiêu chuẩn về vi khuẩn; 98,92% bình không chứa mầm bệnh; 100% bình đạt tiêu chuẩn

về kim loại nặng [34] Mô hình này có ưu điểm hơn so với khai thác và xử lý nước giếng khoan do chi phí đầu tư thấp hơn, không sử dụng năng lượng và không cần phải vận hành cũng như bảo dưỡng thường xuyên Ngoài ra, nước không chứa kim loại nặng và chứa rất ít các tạp chất cũng như vi sinh vật gây bệnh nên có thể coi là nguồn nước an toàn và tốt cho sức khỏe Tuy nhiên, mô hình thu hứng và tích trữ nước mưa phải phụ thuộc vào lưu lượng mưa của từng mùa và từng địa phương, dẫn đến lưu lượng nước cung cấp không ổn định, nhất là vào mùa khô

Đinh Thị Diệu Linh 16 K57 CNKTMT

Nhìn chung, các mô hình cấp nước phân tán thường được áp dụng tại các vùng nông thôn có mật độ dân cư thấp, không đủ điều kiện để xây dựng trạm cấp nước tập trung; vùng có trữ lượng nước ngầm và lưu lượng mưa lớn, chất lượng tốt; đặc biệt

là các vùng nông thôn có không khí trong lành, không bị ô nhiễm Bên cạnh đó, mô hình này có thể áp dụng song song cùng với mô hình cấp nước tập trung, nhằm mục đích giảm áp lực xử lý cho các nhà máy cũng như giảm chi phí sử dụng nước cho các

hộ dân

1.3.2 Mô hình xử lý nước cấp tập trung

Mô hình xử lý nước cấp tập trung là hệ thống các công trình xử lý hiện đại với lưu lượng nước cần xử lý lớn, phục vụ cho khu vực có mật độ dân cư cao Đi kèm với công trình xử lý là công trình thu nước và phân phối nước Có 2 dạng cấp nước tập trung đã được áp dụng và cho thấy sự phù hợp với vùng nông thôn là hệ thống cấp nước tự chảy và hệ thống cấp nước sử dụng bơm dẫn

Trong đó, mô hình cấp nước tập trung sử dụng bơm dẫn được áp dụng phổ biến hơn tại nhiều địa phương trên cả nước (trong khuân khổ của chương trình Mục tiêu Quốc gia Nước sạch và Vệ sinh Môi trường Nông thôn) Các trạm cấp nước tập trung được xây dựng theo mô hình này thường có công suất nhỏ từ 1000 – 3000

m3/ngày.đêm [21,22,23], cung cấp nước sạch cho từ 2 đến 4 xã Nguồn nước đầu vào cho các trạm xử lý là nước ngầm, khai thác bằng giếng khoan hoặc nước sông, hồ có các chỉ tiêu chất lượng nằm trong GHCP so với QCVN 08: 2015/BTNMT Mô hình này thường sử dụng công nghệ xử lý truyền thống, quy trình vận hành đơn giản Bên cạnh đó, các trạm xử lý thường đặt tại nơi có địa hình cao để có thể áp dụng nguyên

lý tự chảy trong công đoạn đưa nước đến từng hộ dân, nhằm tiết kiệm năng lượng

Ưu điểm của mô hình này là cung cấp nước sạch với lưu lượng ổn định và chất lượng đạt GHCP so với QCVN 01: 2009/BYT cho cả cộng đồng dân cư, giảm nguy

cơ bệnh tật và thuận tiện cho người sử dụng,… Tuy nhiên, chi phí đầu tư và vận hành tương đối cao sẽ làm tăng chi phí sử dụng nước cho người dân Ngoài ra, chất lượng nước mặt lấy từ sông, hồ luôn có nguy cơ ô nhiễm cục bộ do khó kiểm soát việc xả nước thải từ các hộ dân ven bờ hoặc do nước lũ cuốn theo phù sa, chất ô nhiễm từ thượng nguồn đổ về

Mô hình cấp nước tập trung sử dụng bơm dẫn phù hợp để áp dụng cho những khu vực có mật độ dân cư lớn, địa hình tương đối bằng phẳng như khu vực đồng bằng, trung du Bên cạnh đó, nguồn nước ngầm hoặc nước mặt phải thuận tiện cho

Đinh Thị Diệu Linh 17 K57 CNKTMT

khai thác, đảm bảo về trữ lượng và chất lượng so với Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN 08: 2015/BTNMT) loại A1 hoặc A2

Mô hình cấp nước tự chảy thường được áp dụng cho các địa phương có đặc thù riêng về địa hình, không chỉ tại Việt Nam mà còn phổ biến ở nhiều nước trên thế giới như nhà máy nước Nishihara ở Suzaka City, Nhật Bản (Hình 1.5)

Hình 1.5 Nhà máy nước Nishihara, Nhật Bản

(Nguồn: Junji Hashimoto, 2013 [37])

Mô hình này sử dụng hệ thống thu nước từ suối trên núi vào hồ dự trữ, sau đó

sử dụng công nghệ lọc cát chậm để xử lý Quy trình thu và xử lý nước diễn ra hoàn toàn tự động do sự chênh lệch mực nước giữa nguồn cung cấp, trạm xử lý và nơi sử dụng Chất lượng nước đầu ra đảm bảo an toàn về hàm lượng cặn, các chỉ tiêu hóa sinh học, tuy nhiên chưa được khử trùng để tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn

Ưu điểm của mô hình là quản lý tập trung, thuận tiện cho người sử dụng Công nghệ xử lý tự động, không sử dụng hóa chất nên tiết kiệm chi phí xử lý, vận hành Tuy nhiên, do sử dụng công nghệ lọc chậm để xử lý nước nên mô hình này yêu cầu diện tích xây dựng lớn và nguồn nước đầu vào có độ đục thấp, giảm ảnh hưởng đến vận tốc lọc và chu kỳ rửa lọc Do vậy, mô hình cấp nước tự chảy chỉ phù hợp để áp dụng tại khu vực miền núi, có sự chênh lệch độ cao giữa nguồn nước và nơi sử dụng Nguồn nước cung cấp từ hồ, suối có chất lượng tốt và lưu lượng ổn định

Đinh Thị Diệu Linh 18 K57 CNKTMT

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của khóa luận là làm rõ được tình hình sử dụng nước sinh hoạt của người dân xã Phương Khoan tỉnh Vĩnh Phúc ở thời điểm hiện tại, thông qua khảo sát nguồn nước khai thác, chất lượng nước và công nghệ xử lý hiện có Từ đó đề xuất được giải pháp cấp nước sạch phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của địa phương, góp phần cải thiện chất lượng đời sống và giảm các nguy cơ bệnh tật cho người dân

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Điều tra, khảo sát về nguồn nước khai thác, chất lượng nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt theo cảm quan và các công nghệ xử lý nước hiện có tại khu vực nghiên cứu

- Lấy và phân tích một số mẫu nước giếng khoan, giếng đào và nước sông Lô để đánh giá chính xác chất lượng nguồn nước đang được người dân sử dụng và chất lượng nguồn nước có thể cung cấp cho mục đích cấp nước tập trung qua xử lý

- Đề xuất các giải pháp cấp nước sạch người dân xã Phương Khoan theo hai mô hình tập trung và phân tán, đồng thời phân tích để lựa chọn mô hình phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của địa phương trong giai đoạn hiện nay

2.3 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

2.3.1 Điều kiện tự nhiên

Đinh Thị Diệu Linh 19 K57 CNKTMT

Hình 2.1 Bản đồ hành chính huyện Sông Lô, tỉnh Vĩnh Phúc

(Nguồn: Cổng thông tin – giao tiếp điện tử tỉnh Vĩnh Phúc, 2011)

Đinh Thị Diệu Linh 20 K57 CNKTMT

ngập úng gây thiệt hại lớn đến sản xuất và đời sống của người dân

 Gió:

Gió Đông Nam thổi vào mùa hè mang nhiều hơi nước tạo điều kiện thuận lợi

cho sản xuất nông nghiệp Gió đông Bắc thổi từ tháng 11 đến tháng 4 mang theo không khí lạnh, sương mù và sương muối ảnh hưởng đến sản xuất

 Thủy văn

Do vị trí của xã nằm tiếp giáp sông Lô nên xã Phương Khoan chịu ảnh hưởng bởi chế độ thủy văn của sông Lô Tuy nhiên, chế độ dòng chảy của sông không ổn định, lưu lượng nước lớn tập trung vào mùa mưa dẫn đến hiện tượng sạt lở, lũ lụt

thường xuyên

 Tài nguyên nước

Nguồn nước mặt: Nguồn nước mặt cung cấp cho sản xuất và sinh hoạt của

người dân chủ yếu được lấy từ sông Lô và các hồ qua hệ thống kênh rạch Tuy nguồn

nước phong phú nhưng còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu tự nhiên

Nguồn nước ngầm: nguồn nước ngầm trên địa bàn chủ yếu được khai thác

bằng giếng đào và giếng khoan, quy mô hộ gia đình Đây là nguồn nước quan trọng phục vụ đời sống sinh hoạt của người dân

Đinh Thị Diệu Linh 21 K57 CNKTMT

2.3.2 Hiện trạng kinh tế - xã hội

2.3.2.1 Dân số

Dân số của xã năm 2015 là 5059 người [25] Mật độ dân số khoảng 708 người/km2 Tốc độ gia tăng dân số tự nhiên của khu vực là 1,05%/ năm [25]

2.3.2.2 Điều kiện kinh tế

Phương Khoan là một xã nghèo của huyện Sông Lô, có mức độ tăng trưởng kinh tế thấp Năm 2015, tổng giá trị thu nhập của xã ước đạt 102,6 tỷ đồng [25] Thu nhập bình quân đầu người ước đạt 19,1 triệu đồng [25], thấp hơn rất nhiều so với mức thu nhập bình quân đầu người của cả nước cùng thời điểm (45,7 triệu đồng) [18]

Cơ cấu kinh tế:

 Sản xuất nông lâm nghiệp và chăn nuôi: 50%

 Công nghiệp: 13%

 Dịch vụ: 37%

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu

Thu thập tài liệu từ các cơ quan có chức năng:

- UBND xã Phương Khoan: Thu thập tài liệu tổng quan về xã Phương Khoan gồm điều kiện tự nhiên, hiện trạng kinh tế - xã hội, hiện trạng khai thác, sử dụng nước sinh hoạt của xã

- Trung tâm nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn quốc gia và các tỉnh: Báo cáo kết quả thực hiện các dự án cấp nước sạch nông thôn

- Trung tâm quan trắc môi trường quốc gia: Báo cáo môi trường quốc gia qua các năm

2.4.2 Phương pháp điều tra, khảo sát

- Quá trình điều tra, khảo sát thực tế về tình hình sử dụng nước của các hộ dân cư thông qua phiếu điều tra Các hộ thuộc diện điều tra là những hộ đại diện, nằm trong cụm đông dân cư, có điều kiện kinh tế tương đồng với đa số các hộ trong khu vực

- Xây dựng phiếu điều tra: Phiếu điều tra được xây dựng dưới hình thức đặt câu hỏi trực tiếp với người dân bao gồm các phần: nguồn cấp nước, chất lượng và lưu lượng nguồn cấp nước Nội dung phiếu điều tra trình bày tại phần phụ lục

- Tiến hành điều tra: Phỏng vấn trực tiếp người dân theo các nội dung trong phiếu điều tra đã được chuẩn bị trước

Đinh Thị Diệu Linh 22 K57 CNKTMT

- Khảo sát thực tế: Thu thập các số liệu liên quan đến nguồn nước sinh hoạt ở địa phương Xác định các khía cạnh môi trường quan trọng ảnh hưởng đến nguồn nước của người dân xã Phương Khoan

2.4.3 Phương pháp lấy mẫu, phân tích trong phòng thí nghiệm

Các mẫu nước được lấy đại diện tại một số thôn trên toàn xã

 Vị trí lấy mẫu:

Thực hiện lấy tổng cộng 7 mẫu gồm: 3 mẫu nước giếng đào; 2 mẫu nước giếng khoan; 2 mẫu nước mặt (nước sông Lô) Mẫu nước ngầm được lấy đại diện cho các cụm tập trung đông dân cư, tại hộ dân có công trình khai thác chiếm đa số Sơ lược

về vị trí lấy mẫu được trình bày trong Bảng 2.1

Bảng 2.1 Sơ lược về vị trí lấy mẫu

STT Vị trí lấy mẫu

Ngày lấy mẫu

Độ sâu (m)

Ký hiệu mẫu

Cảm quan môi trường gần vị trí lấy mẫu

1

Nước giếng khoan

nhà ông Xuân, thôn Tiến Bộ

20/2/2016 25 GK1

- Công trình chăn nuôi cách khoảng 15m

- Không sử dụng hầm Biogas

2

Nước giếng khoan

nhà ông Thu, thôn Đồng Tâm

20/2/2016 25 GK2

- Không gần công trình chăn nuôi

4

Nước Giếng đào

nhà ông Vinh, thôn Ngạc Tân

20/2/2016 10 GĐ2

- Công trình chăn nuôi cách khoảng 7m

- Không sử dụng hầm Biogas

5

Nước giếng đào

nhà ông Hà, thôn Thống Nhất

20/2/2016 15 GĐ3

- Công trình chăn nuôi cách khoảng 12m

- Sử dụng hầm Biogas

Đinh Thị Diệu Linh 23 K57 CNKTMT

Mẫu nước mặt được lấy tại 2 trạm bơm cấp nước tưới tiêu, thuộc thôn Ngạc Thị xã Phương Khoan (ký hiệu mẫu SL1) và thôn Bình Sơn Thượng xã Tam Sơn, tiếp giáp xã Phương Khoan (ký hiệu mẫu SL2) Các vị trí lấy mẫu được đánh dấu trên bản đồ (Hình 2.2)

Hình 2.2 Sơ đồ vị trí các điểm lấy mẫu nước

 Quy trình lấy mẫu

Quy trình lấy mẫu áp dụng theo TCVN 6000 - 1995, ISO 5667: 1992

 Lấy mẫu nước giếng

Độ sâu trung bình của 2 giếng khoan lấy mẫu là 25 m, giếng đào từ 15 – 20 m Nước được bơm trực tiếp vào các chậu inox, sau đó quan sát chất lượng nước, đánh giá màu sắc, mùi vị của nước Quan sát môi trường xung quanh giếng, chú ý khoảng cách từ giếng đến các nguồn xả chất thải Khi chất lượng nước ổn định, dùng chai nhựa 500 ml để lấy mẫu, trước khi lấy mẫu tiến hành tráng rửa chai 3 - 5 lần bằng chính nguồn nước lấy mẫu

 Lấy mẫu nước mặt

Quan sát công trình thu nước của trạm bơm tại vị trí lấy mẫu, 2 trạm bơm đều

sử dụng công trình thu nước ven bờ Quan sát màu sắc, mùi của nước của nước ở vị trí đầu mương dẫn nước, có dòng chảy chậm và ổn định, dùng chai nhựa 500 ml đã tráng rửa nhiều lần để lấy mẫu

Đinh Thị Diệu Linh 24 K57 CNKTMT

 Phương pháp phân tích

Các chỉ tiêu được phân tích tại phòng thí nghiệm của trường Đại học KHTN

và Phòng phân tích thuộc Viện Sức Khỏe Nghề nghiệp và Môi Trường Các chỉ tiêu

và phương pháp phân tích được trình bày trong Bảng 2.2

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích

STT Chỉ tiêu

Phương pháp phân tích

Dụng cụ phân tích Tiêu chuẩn

KT14

QCVN 08:2015/BTNMT QCVN 02:2009/BYT

3 Độ cứng

(CaCO3)

TCVN 2672 – 78

Dụng cụ thủy tinh chia

độ

QCVN 08:2015/BTNMT QCVN 02:2009/BYT

QCVN 08:2015/BTNMT

5 Sắt AES Máy quang phổ phát xạ

nguyên tử ICP-OES

QCVN 02:2009/BYT

Máy quang phổ phát xạ nguyên tử ICP-OES QCVN

02:2009/BYT

Máy quang phổ phát xạ nguyên tử ICP-OES QCVN

10 BOD5 TCVN

6001-1-2008 Tủ ủ, dụng cụ thủy tinh

QCVN 08:2015/BTNMT

11 Tổng

Coliform

TCVN 1-1996

6187-Nồi hấp, Tủ ủ, dụng cụ

thủy tinh

QCVN 08:2015/BTNMT

Đinh Thị Diệu Linh 25 K57 CNKTMT

2.4.4 Phương pháp thống kê, đánh giá và đề xuất các giải pháp

Tiến hành so sánh chất lượng nước cấp người dân đang sử dụng với Quy chuẩn

kĩ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt QCVN 02: 2009/BYT và đánh giá

Thống kê, đánh giá các kết quả thu được từ các phiếu điều tra và các kết quả phân tích mẫu nước Từ đó đề xuất các giải pháp xử lý, cấp nước phù hợp