Nghiên cứu giải pháp tối ưu trong vận hành các hệ thống cấp nước nông thôn

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, Kết quả trong luận văn “Nghiên cứu giải pháp tối ưu trong vận hành các hệ thống cấp nước nông thôn tại địa bàn thành phố Cần

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh sự nổ lực và cố gắng của bản thân, tôi được sự quan tâm và giúp đỡ nhiệt tình của Quý Thầy Cô, bạn bè và gia đình Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến:

Thầy Võ Anh Tuấn đã tận tình hướng dẫn, động viên cung cấp những kiến thức cần thiết và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn

Quý Thầy Cô thuộc Bộ môn Cấp thoát nước – Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước luôn quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập

Quý Thầy Cô giảng dạy lớp cao học Kỹ thuật cơ sở hạ tầng K25 đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt nhiều kiến thức, kinh nghiệm thực tiễn quý báu

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc và các Anh Chị Em trong Trung tâm Nước sạch

và Vệ sinh môi trường nông thôn thành phố Cần Thơ đã ủng hộ nhiệt tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất trong quá trình thực hiện luận văn

Sau cùng con xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã chịu nhiều vất vả, nuôi dưỡng và dạy dỗ con trưởng thành, đồng thời tạo điều kiện tốt nhất cho con học tập và đạt được kết quả như ngày hôm nay Đặc biệt là người vợ thân yêu đã giúp đỡ và luôn động viên tinh thần cho tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp

Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2019

Học viên thực hiện

Đặng Bảo Lộc

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên: Đặng Bảo Lộc

Ngày sinh: 1979

Đơn vị công tác: Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thành phố Cần Thơ

Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp tối ưu trong vận hành các hệ thống cấp nước

nông thôn tại địa bàn thành phố Cần Thơ

Học viên lớp: 25CTN12-CS2

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng

Mã học viên: 17813050

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, Kết quả trong luận

văn “Nghiên cứu giải pháp tối ưu trong vận hành các hệ thống cấp nước nông

thôn tại địa bàn thành phố Cần Thơ” là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai

công bố trước đó

Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2019

Học viên thực hiện

Đặng Bảo Lộc

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH BẢNG v

DANH SÁCH HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

3.1 Phạm vi nghiên cứu 2

3.2 Thời gian nghiên cứu 3

4 Nội dung nghiên cứu 3

5.1 Cách tiếp cận 3

5.2 Phương pháp nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6

1.1Tổng quan về hoạt động cung cấp nước ở trên thế giới 6

1.2 Tổng quan về hoạt động cung cấp nước ở Việt Nam 6

1.3 Tổng quan về hoạt động cung cấp nước ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long 8

1.4Tổng quan về hoạt động cung cấp nước tại thành phố Cần Thơ 9

1.4.1 Giới thiệu chung 9

1.4.2 Cấp nước đô thị 12

1.4.3 Cấp nước nông thôn 13

1.5 Cơ cấu tổ chức của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thành phố Cần Thơ 16

1.6 Những hạn chế, bất cập, khó khăn trong quá trình quản lý vận hành 17

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu 19

2.1.1 Cơ sở khoa học 19

2.1.2 Cơ sở pháp lý 21

2.3 Tính thực tiễn đề tài 24

2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 26 2.4.2 Phương pháp xác định giải pháp tối ưu cho hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ 27 2.4.3 Phương pháp xác định giải pháp tối ưu cho hệ thống cấp nước khu tái định

cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ 28 3.1 Giải pháp tối ưu điện năng tiêu thụ của bơm giếng tại trạm cấp nước tập trung xã Đồng Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ 323.1.1 Sơ đồ công nghệ trạm cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ 323.1.2 Thí nghiệm điều chỉnh cao trình đặt bơm cấp 1 tại hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ 323.1.3 Kết quả điều chỉnh khi áp dụng biện pháp cải tiến cho trạm cấp nước tập trung xã Đồng Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ 353.2 Xác định tối ưu lượng phèn tại hệ thống cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ 363.2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ 373.2.2 Thu thập kết quả lượng phèn sử dụng của các tháng trong năm 2017, 2018 tại hệ thống cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ 38 3.2.3 Lượng phèn sử dụng áp dụng để vận hành cho hệ thống cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ theo kết quả thí nghiệm Jartest 38 3.3 Đề xuất giải pháp trong vận hành cho hệ thống cấp nước tại vùng nghiên cứu 45 3.3.1 Đối với hệ thống cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền 45 3.3.2 Đối với hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai 46 3.4 Giải pháp chung trong quản lý vận hành cho hệ thống cấp nước tại thành phố Cần Thơ 48

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 50 Phụ lục 55

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1 Thống kê công suất thiết kế của các đơn vị cấp nước trên địa bàn thành phố

Cần Thơ 10

Bảng 2.1 Liều lượng phèn để xử lý nước 30

Bảng 3.1 Cao trình đặt bơm, điện năng và lưu lượng hiện trạng tại hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ 33

Bảng 3.2 Điều chỉnh độ cao đặt bơm 35

Bảng 3.3 Cao trình đặt bơm, điện năng và lưu lượng sau khi điều chỉnh cao trình đặt bơm tại hệ cấp nước tập trung xã Đông Bình 36

Bảng 3.4 Chênh lệch điện năng tiêu thụ của bơm cấp 1 trước và sau khi điều chỉnh tại hệ cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ 36

Bảng 3.5 Kết quả đầu ra chạy thực nghiệm tháng 11/2018 tại hệ thống 39

Bảng 3.6 Kết quả đầu ra chạy thực nghiệm tháng 12/2018 tại hệ thống 41

Bảng 3.7 Kết quả đầu ra chạy thực nghiệm tháng 01/2019 tại hệ thống 42

Bảng 3.8 Kết quả đầu ra chạy thực nghiệm tháng 02/2019 tại hệ thống 43

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Vị trí hệ thống cấp nước tập trung Xã Đông Bình 2

Hình 2 Vị trí hệ thống cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ 3

Hình 1.1 Bản đồ trạm cấp nước nông thôn Tp Cần Thơ 9

Hình 1.2 Trụ sở Công ty cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ 12

Hình 1.3 Trụ sở Công ty cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ 2 13

Hình 1.4 Trụ sở Công ty cổ phần Cấp nước Cái Răng 13

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt của Trung tâm Nước sạch và VSMT 15

nông thôn thành phố Cần Thơ 15

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm của Trung tâm Nước sạch và VSMT nông thôn thành phố Cần Thơ 15

Hình 2.1 Thiết bị thí nghiệm 27

Hình 2.2 Mô hình thí nghiệm Jartest 29

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ 32

Hình 3.2 Sơ đồ trước và sau điều chỉnh độ sâu đặt bơm 34

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ trạm cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ 37

Hình 3.4 Lượng phèn sử dụng tại trạm từ 11/2017 đến tháng 10/2018 38

Hình 3.5 Xác định lượng phèn tối ưu với độ đục thấp nhất tháng 11/2018 39

Hình 3.6 Xác định lượng phèn tối ưu với độ đục thấp nhất tháng 12/2018 40

Hình 3.7 Xác định lượng phèn tối ưu với độ đục thấp nhất tháng 01/2019 41

Hình 3.8 Xác định lượng phèn tối ưu với độ đục thấp nhất tháng 02/2019 43

Hình 3.9 Lượng phèn sử dụng từ Tháng 11/2018 đến tháng 2/2019 so với tháng 11/2017 đến tháng 10/2018 44

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Tiếng Việt

BĐKH : Climate Change Biến đổi khí hậu

CPO : Central Project

Office

Ban Quản lý Trung ương các dự án Thủy lợi ĐBSCL : Mekong Delta Đồng bằng sông Cửu Long

UBND : People's Committee Uỷ ban nhân dân

USEPA : U.S Environmental

WB : Word Bank Ngân hàng thế giới

WHO World Health

Organization Tổ chức Y tế Thế giới

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nước sạch là nhu cầu thiết yếu của sự sống (Trần Thao, 2017) Tình trạng ô nhiễm nước mặt và nước dưới đất ngày càng gia tăng (Lê Quốc Tuấn, 2009) Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước do do môi trường nước bị ô nhiễm vi trùng, vi khuẩn và các chất ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm kim loại nặng (Asen, Cadimi, thủy ngân, ) và ô nhiễm các hóa chất độc hại từ các hoạt động sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, bệnh viện…được thải trực tiếp vào môi trường mà không qua bất kỳ một khâu xử lý nào hoặc xử lý chưa đạt quy chuẩn (Lê Thị Thanh Tâm, 2013)

Mặt khác, các trạm cấp nước vùng ĐBSCL hầu hết đạt chuẩn hợp vệ sinh, tuy nhiên nhiều trạm cấp nước không đảm bảo cấp nước đạt quy chuẩn QCVN 02:2009/BYT do công nghệ xử lý chưa phù hợp hoặc vận hành quản lý chưa đảm bảo theo yêu cầu, đặc biệt với các trạm cấp nước ngầm đơn giản không qua xử lý (Đoàn Thu Hà, 2013) Tại Cần Thơ, tỷ lệ hộ dân nông thôn được sử dụng nước sạch là 74,5%, với số lượng trạm cấp nước là 101 trạm (Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thành phố Cần Thơ, 2018); Tuy nhiên, do đa số các trạm xây dựng từ năm 1998 đến nay nên

đã xuống cấp, công nghệ xử lý nước lạc hậu

Việc đầu tư nâng cấp không đồng bộ, dẫn đến trạm cấp nước vận hành không ổn định, bộc lộ nhiều hạn chế, gây khó khăn cho việc quản lý vận hành, từ đó làm tăng chi phí vận hành, ảnh hưởng đến giá thành sản xuất nước, người dân nông thôn khó tiếp cận với nước sạch, làm tăng nguy cơ mắc bệnh liên quan đến nguồn nước Chính phủ đã ban hành Nghị định 117/2007 NĐ-CP ngày 11/7/2007 về sản xuất, cung cấp và tiêu thụ nước sạch, trong đó có một số quy định về đầu tư và quản lý, khai thác công trình cấp nước sạch nông thôn Ngày 30 tháng 5 năm 2014, Bộ Xây dựng ban hành Quyết định số 590/QĐ-BXD công bố dự toán sản xuất nước sạch và quản lý vận hành mạng cấp nước, đưa ra định mức sử dụng hóa chất, điện năng tiêu thụ, nhân công quản lý vận hành

Việc cung cấp nước sạch là vấn đề cần thiết không chỉ ở các đô thị mà còn ở các vùng nông thôn, đặc biệt là các vùng sâu, vùng xa Vấn đề đặt ra là làm thế nào để cung cấp

nước sạch cho sinh hoạt đối với khu vực nông thôn tại địa bàn thành phố Cần Thơ thuận lợi với giá thành hợp lý, đảm bảo đời sống của người dân nông thôn ngày càng

tốt hơn Đó là lý do cần “Nghiên cứu giải pháp tối ưu trong vận hành các hệ thống

cấp nước nông thôn tại địa bàn thành phố Cần Thơ”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Tìm các giải pháp tối ưu trong vận hành hệ thống cấp nước nông thôn cho địa bàn thành phố Cần Thơ nhằm góp phần nâng cao hiệu quả xử lý và sử dụng nước

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống xử lý nước cấp nông thôn tại địa bàn thành phố Cần Thơ

3.1 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm: Hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ (nguồn nước ngầm) và Hệ thống cấp nước tập trung khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ (nguồn nước mặt)

Hình 1 Vị trí hệ thống cấp nước tập trung Xã Đông Bình

Hình 2 Vị trí hệ thống cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền,

thành phố Cần Thơ

3.2 Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được tiến hành từ tháng 10/2018 đến tháng 3/2019

4 Nội dung nghiên cứu

Đề tài sau khi nghiên cứu sẽ đạt được 3 nội dung cụ thể như sau:

Xác định hiện trạng cấp nước nông thôn của thành phố Cần Thơ

Đánh giá về hiệu quả chi phí vận hành của hệ thống cấp nước nông thôn của thành phố

5.2 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp tổng hợp kế thừa

Trong nghiên cứu này, thông tin thứ cấp lưu lượng, pH, phèn nhôm, độ đục được thu thập từ Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thuộc Sở Nông nghiệp

và Phát triển nông thôn thành phố Cần Thơ

Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Công suất xử lý, sơ đồ quy trình công nghệ xử

lý nước cấp nông thôn và tài liệu từ Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường thành phố Cần Thơ Các báo cáo thuyết minh tổng hợp Quy hoạch sử dụng nước đến năm 2030, kế hoạch sử dụng nước giai đoạn 2010 - 2015 theo Niên giám thống kế của

Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Cần Thơ Thu thập các bản đồ bản đồ hành chính, bản đồ bố trí hệ thống cấp nước nông thôn ở các quận huyện trong thành phố Cần Thơ, có tỷ lệ 1:50.000 tại Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Cần Thơ Xác định vị trí, địa điểm của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu, sử dụng máy định vị toàn cầu GPS để lấy tọa độ (VN 2000), sau đó nhập tọa độ vào bản đồ nền Mapinfo để xác lập vị trí của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu trên bản đồ (bản đồ hành chính thành phố Cần Thơ) Xác định nguồn nước thô của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu: khảo sát hiện trường để xác định Đánh giá chất lượng nước thô của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu: Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu sau đó đánh giá so với QCVN

b Phương pháp thực nghiện: Đánh giá về hiệu quả chi phí vận hành của hệ thống cấp nước nông thôn trong thành phố Cần Thơ

Xác định điện năng tiêu thụ thực tế bơm cấp 1 trong 1 ngày của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu: dùng công tơ điện để đo Xác định mực nước tĩnh và mực nước động giếng khoan của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu: dùng thước dây để đo Xác định

độ sâu lắp đặt bơm giếng của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu: dùng thước dây để

đo Xác định chi phí điện năng tiêu thụ (chủ yếu tính cho bơm cấp 1) của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu Thu thập lượng phèn tiêu thụ trung bình trong 12 tháng gần nhất của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu Tính toán lại lượng phèn sử dụng của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu theo thí nghiệm Jartest

c Đề xuất và giải pháp tối ưu trong vận hành các hệ thống cấp nước nông thôn tại địa bàn thành phố Cần Thơ

Tham khảo các tài liệu về: quy trình quản lý vận hành tại các trạm cấp nước nông thôn, giải pháp về công nghệ, bảo trì, bảo trì mạng lưới cấp nước, giải pháp năng lượng tiêu thụ, hóa chất xử lý, giải pháp về quan trắc, kiểm soát chất lượng, áp lực nước, giải pháp chống thất thoát cho hệ thống cấp nước nông thôn, giải pháp cải cách

cơ cấu tổ chức bộ máy quản lý và nâng cao năng lực quản lý cho các nhân viên – cộng tác viên quản lý, vận hành hệ thống cấp nước nông thôn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về hoạt động cung cấp nước ở trên thế giới

Tiêu chuẩn hướng dẫn cũ của WHO là dựa theo Tiêu chuẩn quốc tế về nước uống ban hành năm 1971, đến nay ở nhiều nơi vẫn còn áp dụng như tiêu chuẩn quốc gia của họ

và sửa đổi một số điểm cho phù hợp với điều kiện riêng của địa phương Năm 1993, WHO hướng dẫn bổ sung thêm vào nhiều chất mới, đặc biệt các tổng hợp chất hữu cơ không có trong bản ban đầu 1971

Nước Anh có Luật cấp nước năm 1989 và sau đó có thêm một số văn bản về chất lượng nước dưới dạng Pháp lệnh công nghiệp nước 1991, trong đó áp dụng các tiêu chuẩn gần với tiêu chuẩn của EC năm 1980

Ở Mỹ thì năm 1974 đã có Luật về nước uống, sau đó có thêm Luật về chì, đồng và quy tắc xử lý nước mặt Sau này USEPA mới trình Luật an toàn nước uống và được Quốc hội Mỹ thông qua năm 1996

Hai phương pháp tối ưu được nhắc đến nhiều nhất là tối ưu tuyến tính và tối ưu động (Yakowits, 1982), các ứng dụng cụ thể của hai phương pháp này đã được ghi chép và xuất bản nhiều trong thời gian qua Phương pháp tối ưu tuyến tính được chú ý ở giai đoạn khởi đầu Phát triển của tối ưu tuyến tính đã được xem là một trong những tiến

bộ quan trọng nhất của thế kỷ 20 Tối ưu tuyến tính đã có những bước tiến bất thường

từ những năm 50 Trong suốt quá trình phát triển, đặc biệt trong giai đoạn đầu, đến nay

lý thuyết tối ưu tuyến tính đã góp phần phát triển kinh tế thế giới, phạm vi ứng dụng lý thuyết tối ưu tuyến tính trong các ngành kinh tế vẫn phát triển

1.2 Tổng quan về hoạt động cung cấp nước ở Việt Nam

Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NNPTNN), toàn quốc có khoảng 84,5% người dân nông thôn được sử dụng nước sinh hoạt hợp vệ sinh Trong đó, vùng

có số dân nông thôn được sử dụng nước hợp vệ sinh cao nhất là Đông Nam bộ với 94,5%, Đồng bằng sông Hồng với 91%, Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) với

88% Tỷ lệ số dân được tiếp cận nước hợp vệ sinh thấp nhất là vùng Bắc Trung bộ, là 81%, song đây lại là vùng có số dân nông thôn cao thứ 4/7 vùng trong toàn quốc Tuy nhiên, theo kết quả báo cáo của Chương trình mục tiêu quốc gia Nông thôn mới (NTM), mặc dù tỷ lệ 84,5% người dân nông thôn được sử dụng nước hợp vệ sinh, song số hộ dân nông thôn thụ hưởng nước sạch đạt chuẩn của Bộ Y tế (QCVN 02:2009/BYT) mới chỉ chiếm 42% Cùng với đó, chỉ có khoảng 32% hộ dân được sử dụng nước từ các công trình cấp nước tập trung, còn lại 68% là từ các công trình giếng đào, giếng khoan, bể chứa nước mưa… Thống kê cho thấy, hiện toàn quốc có 14.991 công trình nước sạch nông thôn, với tổng giá trị khoảng 19.654 tỷ đồng được giao cho các đơn vị, doanh nghiệp quản lý

Cụ thể, UBND xã đang quản lý 12.614 công trình (chiếm 84,6%), đơn vị sự nghiệp công lập quản lý 1.860 công trình (chiếm 12,475), doanh nghiệp quản lý 437 công trình (chiếm 2,93%) Nguồn nước người dân sử dụng không đảm bảo an toàn, do biến đổi khí hậu và bão lũ, đặc biệt do sự phát triển kinh tế “bỏ quên” công tác bảo vệ môi trường, khiến nguồn nước bề mặt và dưới lòng đất bị ô nhiễm nặng Cụ thể, theo kết quả giám sát chất lượng nguồn nước sinh hoạt của người dân nông thôn ở nhiều vùng trong toàn quốc, do Bộ TNMT quan trắc cho thấy, chất lượng nguồn nước khai thác có

sự ô nhiễm vi sinh cục bộ Nhiều vùng có sự ô nhiễm kim loại nặng

Tỉnh Thanh Hóa, qua kiểm tra có tới 61/74 xã trong khu vực điều tra nguồn nước sinh hoạt có hàm lượng asen vượt tiêu chuẩn cho phép, tập trung ở các huyện Hoằng Hóa, Thiệu Hóa, Thọ Xuân, Hậu Lộc, Yên Định Tại Bình Định, qua kiểm tra 95% các giếng khoan dân dụng bị nhiễm khuẩn với coliform và Ecoli ở mức cao Tại Hải Phòng, 56% số mẫu nước trên tổng số 100 mẫu trong khu vực có nồng độ clo dư không đạt tiêu chuẩn vệ sinh Tại Đông Nai, hơn 40% giếng khoan kiểm tra có nhiễm phèn Đó là chưa kể ở hâu hết các khu công nghiệp, làng nghề, khai khoáng, điện than, phân bón… báo cáo của Bộ TNMT chỉ ra sự ô nhiễm nguồn nước đã có xu hướng mở rộng và cấp số nhân cho khu vực nông dân nông thôn

Kết quả kiểm tra của Trung tâm Y tế dự phòng thành phố Hải Phòng về chất lượng nước của 100 công trình nước sạch nông thôn trên địa bàn cho thấy, có tới 95 công

trình có nguy cơ ô nhiễm nguồn nước Tại Quảng Bình, trong 103 công trình cấp nước sạch nông thôn có tới 26 công trình không hoạt động, 14 công trình hoạt động kém hiệu quả, 36 công trình hoạt động trung bình Tại Thanh Hóa, nhiều nơi người dân phải đi hàng km để chở nước sinh hoạt khi giếng khoan và cung cấp nước của nhiều xã không đảm bảo

Tại Thái Bình, mặc dù đã có dự án đầu tư xây dựng nhà máy xử lý nước, cung cấp nước sinh hoạt cho 6 xã của huyện Đông Hưng nhưng hàng nghìn hộ dân vẫn chưa được sử dụng nước sạch…Theo thống kê của Bộ Y tế, gần 90% dân cư Việt Nam bị nhiễm các loại giun, sán đường tiêu hóa Các bệnh tiêu chảy, hội chứng lỵ, lỵ trực khuẩn là 3 trong số 10 bệnh có tỷ lệ mắc cao nhất, trong đó tiêu chảy là bệnh đứng thứ

6 trong các bệnh có tỷ lệ tử vong lớn nhất Điều đáng nói, số người mắc các bệnh này tập trung phần lớn ở khu vực nông thôn

Vấn đề lớn của nước sạch nông thôn nước ta sau Chương trình MTQG nước sạch và VSMT nông thôn là quản lý kém hiệu quả, đặc biệt ở vùng miền núi, vùng sâu, vùng

xa, vì chủ yếu tập trung vào khâu đầu tư, quy mô công trình cấp nước manh mún (quy

mô thôn, xóm; đầu tư thiếu tính đồng bộ) nên suất đầu tư cao, hiệu quả vận hành thấp Một vấn đề khác là, chi phí sản xuất nước sạch tại nông thôn cao hơn đô thị, nhưng nhu cầu sử dụng thiếu tính ổn định Tình trạng này sẽ dẫn đến nguy cơ công trình cấp nước sạch nông thôn thu không đủ bù chi, nếu kéo dài thì sẽ dẫn đến nhiều vấn đề và điều tất yếu xảy ra đó là công trình thiếu tính bền vững (Lương Văn Anh, 2018)

1.3 Tổng quan về hoạt động cung cấp nước ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) gồm 13 tỉnh và thành phố, tổng dân số là 18 triệu người, chiếm 20% dân số cả nước, trong đó có trên 80% dân số sống ở vùng nông thôn Hiện nay tỷ lệ dân cư nông thôn được sử dụng nước đạt tiêu chuẩn còn ở mức thấp, nhiều vùng dân cư người dân gặp khó khăn về nước sạch, phải mua nước từ

xa về với giá cao, đòi hỏi phải có đánh giá tổng thể về hiện trạng cấp nước sinh hoạt nông thôn, từ đó đề xuất các giải pháp phát triển cấp nước nhằm đáp ứng các mục tiêu về cấp nước nông thôn của Chiến lược cấp nước và VSMT nông thôn đến năm 2020 là: Đến năm 2020 tất cả dân cư nông thôn sử dụng nước sạch đạt tiêu

Long đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2050 là: Tỷ lệ cấp nước sạch đạt 100% đến năm 2020, tiêu chuẩn cấp nước 80-100 lít/người/ngày đêm Hiện nay ở vùng ĐBSCL có các loại hình cấp nước chủ yếu, bao gồm công trình cấp nước tập trung (CTCN), giếng khoan, giếng đào, bể chứa nước mưa, bể lọc chậm và lu chứa nước mặt hộ gia đình

Tổng dân số nông thôn vùng ĐBSCL là trên 14 triệu dân, trong đó số dân được

sử dụng nước HVS đạt 75,82 %, số dân sử dụng nước đạt QC02 chiếm tỷ lệ 36,52% Theo đó tỉnh có tỷ lệ dùng nước HVS cao nhất là tỉnh Long An, đạt 89,8%, thấp nhất là tỉnh Trà Vinh, đạt 66% Tỷ lệ dân cư được sử dụng nước đạt QCVN 02:2009/BYT, theo số liệu thu thập được, cao nhất là TP Cần Thơ đạt 57,76%, thấp nhất là tỉnh Cà Mau (Đoàn Thu Hà, 2013)

1.4 Tổng quan về hoạt động cung cấp nước tại thành phố Cần Thơ

1.4.1 Giới thiệu chung

(Nguồn: Trung tâm Nước sạch và VSMT nông thôn thành phố Cần Thơ, 2015)

Hình 1.1 Bản đồ trạm cấp nước nông thôn Tp Cần Thơ Hiện Đồng bằng sông Cửu Long nói chung và thành phố Cần Thơ nói riêng đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển bền

vững Do sự biến đổi khí hậu và nước biển dâng diễn ra nhanh hơn dự báo, gây ra nhiều hiện tượng thời tiết cực đoan Việc khai thác tài nguyên nước trên thượng nguồn châu thổ và một số tác động khác đã làm thay đổi dòng chảy, giảm lượng phù sa, xâm nhập mặn sâu vào nội vùng, tác động tiêu cực đến phát triển kinh tế - xã hội của vùng Mặt trái từ hoạt động phát triển kinh tế với cường độ cao gây nhiều hệ lụy như ô nhiễm môi trường, mất cân bằng sinh thái nghiêm trọng Từ năm 2015 đến năm 2017, TP.Cần Thơ cũng đã thực hiện dự án “Khung hỗ trợ quá trình ra quyết định cho công tác quản lý nước trong điều kiện nguồn nước thay đổi” Dự án được triển khai tại 10 phường thuộc quận Ninh Kiều

Từ đó đưa ra các kịch bản khác nhau liên quan đến công tác quản lý và quy hoạch nguồn nước Đây là cơ sở đề xuất các chính sách và chiến lược phù hợp về công tác quản lý nguồn tài nguyên nước cho Thành phố (Báo mới, 2018) Theo báo cáo số

4088 của Sở Xây dựng năm 2017, Trên địa bàn thành phố Cần Thơ đang có 6 đơn vị cung cấp nước chủ yếu là: Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ; Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ 2; Công ty Cổ phần cấp nước Trà Nóc – Ô Môn; Công

ty Cổ phần cấp nước Thốt Nốt; Công ty Cổ phần cấp nước Cái Răng và Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thành phố Cần Thơ Tổng công suất thiết

kế của các đơn vị cấp nước trên địa bàn thành phố là 197.084 m3/ngày.đêm, cụ thể được thể hiện ở Bảng 1.1:

Bảng 1.1 Thống kê công suất thiết kế của các đơn vị cấp nước trên địa bàn thành phố

Cần Thơ

(m 3 /ngày.đêm)

1 Nhà máy nước Trà Nóc 20.000

1.4.2 Cấp nước đô thị

Có 3 đơn vị cung cấp nước sinh hoạt khu vực đô thị là Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ; Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ 2 và Công ty Cổ phần Cấp nước Cái Răng

Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ chủ yếu cung cấp nước sinh hoạt cho người dân trên địa bàn quận Ninh Kiều và phường Hưng Phú, quận Cái Răng

Hình 1.2 Trụ sở Công ty cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ có 03 nhà máy nước bao gồm: nhà máy nước Cần Thơ 1, nhà máy nước Bông Vang và nhà máy nước Hưng Phú Ngoài ra Công ty còn có 02 Công ty cổ phần hoạt động theo hình thức công ty mẹ - công ty con

đó là Công ty Cổ phần cấp nước Thốt Nốt và Công ty Cổ phần cấp nước Trà Nóc – Ô Môn Nguồn nước thô cung cấp cho nhà máy xử lấy từ sông Cần Thơ, sông Ô Môn, sông Hậu Công nghệ xử lý chủ yếu trộn hóa chất keo tụ, lắng, lọc và khử trùng bằng Clorine

Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ 2 chủ yếu cung cấp nước sinh hoạt cho người dân trên địa bàn quận Bình Thủy

Hình 1.3 Trụ sở Công ty cổ phần Cấp thoát nước Cần Thơ 2 Nguồn nước thô cung cấp cho nhà máy xử lấy từ sông sông Hậu Công nghệ xử lý chủ yếu trộn hóa chất keo tụ, lắng, lọc và khử trùng bằng Clorine

Công ty Cổ phần Cấp nước Cái Răng chủ yếu cung cấp nước sinh hoạt cho người dân trên địa bàn quận Cái Răng

Hình 1.4 Trụ sở Công ty cổ phần Cấp nước Cái Răng Nguồn nước thô cung cấp cho nhà máy xử lấy từ sông sông Cần Thơ Công nghệ xử lý chủ yếu trộn hóa chất keo tụ, lắng, lọc và khử trùng bằng Clorine

1.4.3 Cấp nước nông thôn

a) Đặc trưng cấp nước nông thôn trên địa bàn thành phố Cần Thơ

Các hộ dân sinh sống trong khu vực nông thôn sử dụng nhiều nguồn nước khác nhau như nước sông, kênh rạch (nước mặt), nước giếng khoan (nước ngầm), nước mưa và

nước sạch do Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn cung cấp Người dân chủ yếu sử dụng nước của Trung tâm để nấu ăn, còn tắm giặt, vệ sinh, rửa chén đa phần dùng nước sông hoặc nước mưa, vì vậy lượng nước sạch do Trung tâm Nước cung cấp cho người dân trung bình từ 3 – 10 m3/tháng và mức sử dụng bình quân trong một tháng không thay đổi nhiều so với đô thị

Thời gian sử dụng nước của người dân nông thôn tập trung buổi sáng từ 6h – 11h, buổi chiều từ 16h – 19h, hình thức sử dụng nước trực tiếp từ vòi nước Có hơn 90% số dân nông thôn không có két nước dự trữ nên khi cúp điện thì không có nước sạch để sử dụng do các hệ thống cấp nước nông thôn chưa trang bị được máy phát điện dự phòng

Về nguồn nước xử lý, do đặc thù tại thành phố Cần Thơ các kênh nội đồng thường khô kiệt nước vào mùa khô, dẫn đến có 98% các trạm cấp nước nông thôn sử dụng nguồn nước ngầm là chủ yếu

Chất lượng nước ngầm ở độ sâu từ 70m đến 250m thường nhiễm phèn (nhiễm sắt), ở

độ sâu từ 250m đến 320m ít nhiễm phèn nhưng chỉ tiêu Clorua (độ mặn) tương đối cao (dao động từ 150 đến 320 mg/l)

b) Hiện trạng hoạt động, quản lý, vận hành các hệ thống cấp nước trên địa bàn nông thôn thành phố Cần Thơ

 Công suất thiết kế

Công suất thiết kế của 101 trạm cấp nước nông thôn từ 288 m3/ngày đến 2.600

m3/ngày Tỷ lệ thất thoát nước từ 21 – 25%

 Nguồn nước thô xử lý

Trong 101 trạm cấp nước nông thôn do Trung tâm Nước quản lý có 99 hệ thống cấp nước sử dụng nước dưới đất để xử lý, được khai thác có độ sâu từ 90 m đến 315 m Hai hệ thống cấp nước sử dụng nước mặt đó là hệ thống cấp nước tập trung xã Thạnh

An, huyện Vĩnh Thạnh lấy nước từ kênh Đòn Dông; hệ thống cấp nước khu tái định cư

xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền lấy nước từ kênh Xáng Xà No)

Dây chuyền công nghệ

Đối với công nghệ xử lý nước mặt

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt của Trung tâm Nước sạch và VSMT nông

thôn thành phố Cần Thơ Đối với công nghệ xử lý nước ngầm (nước dưới đất)

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm của Trung tâm Nước sạch và VSMT nông

Bể lắng tiếp xúc

Trạm bơm cấp

1

Bể lọc nhanh

Clo

Bể chứa nước sạch

Mạng lưới phân phối

Trạm bơm Cấp 2 + Biến tần

Mạng lưới phân phối

Trạm bơm Cấp

2 + Biến tần

Đất xây dựng các trạm cấp nước trên địa bàn nông thôn do Trung tâm Nước quản lý

với số lượng 101 hệ thống cấp nước có diện tích sử dụng đất 35.104m 2 , nguồn gốc đất

xây dựng bao gồm: do người dân hiến, đất công do địa phương giao; đất bồi hoàn, cụ thể được thể hiện ở bảng 2 (phần phục lục)

 Mạng lưới ống truyền tải

Tổng chiều dài mạng lưới ống truyền tải 350km đường ống, vật liệu sử dụng là ống uPVC, đường kính lớn nhất là D400 mm, và nhỏ nhất là D34 mm

1.5 Cơ cấu tổ chức của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thành phố Cần Thơ

Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn được thành lập theo quyết định số 1682/QĐ-UBND ngày 03 tháng 6 năm 2009 của Ủy ban nhân dân thành phố Cần Thơ Có chức năng tham mưu cho Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn trong lĩnh vực cung cấp nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn, đề xuất với Giám đốc

Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về chính sách, chiến lược, kế hoạch phát triển dài hạn, 5 năm và hằng năm, các văn bản quy phạm pháp luật về quản lý nước sạch và

vệ sinh môi trường nông thôn trên địa bàn thành phố Thực hiện các chương trình dự

án về nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn gắn với chương trình xây dựng nông thôn mới, kế hoạch hành động thích ứng với biến đổi khí hậu thuộc thành phố Cần

Thơ Tổ chức thực hiện sau khi được cấp có thẩm quyền phê duyệt Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn là đơn vị sự nghiệp công lập, tự đảm bảo kinh phí hoạt động theo nghị định 141/2016/NĐ-CP Trực tiếp quản lý vận hành khai thác các hệ thống cấp nước sau khi đầu tư xây dựng để cung cấp nước sạch cho người dân

Cơ cấu tổ chức của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn gồm có Ban Giám đốc, Phòng Tổ chức hành chính, Phòng Kế hoạch đầu tư, Phòng Kế toán tài

vụ, Phòng Kỹ thuật cơ điện, Phòng Quản lý và Chăm sóc khách hàng, Phòng Kiểm nghiệm chất lượng nước và Môi trường

1.6 Những hạn chế, bất cập, khó khăn trong quá trình quản lý vận hành

Số hệ thống cấp nước có tỷ lệ điện năng tiêu thụ vượt định mức với số lượng tương đối lớn, tỷ lệ điện nước là 0,695kw/m3 (theo số liệu của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn, 2018) so với định mức của Bộ Xây dựng tại Quyết định số 590/QĐ-BXD ngày 30 tháng 5 năm 2014 là 0,526 kw/m3 Nguyên nhân: Sự cố bể ống

do bị ảnh hưởng bởi các công trình giao thông, thủy lợi, bể ống sâu dưới nền bê tông với số lượng lớn (1.781 trường hợp) nên công tác xử lý tốn nhiều thời gian và công sức Một số nhân viên, cộng tác viên quản lý trạm chưa nhiệt tình trong việc rà soát xử

lý bể ống Các hệ thống cấp nước được đầu tư giai đoạn năm 1999 đến năm 2004 theo thiết kế điển hình do Ngân hàng thế giới tài trợ đa phần xây dựng trên phần đất của người dân (dân hiến đất để xây dựng hệ thống cấp nước có diện tích 72m2 ) sau đó ký hợp đồng cộng tác viên để quản lý vận hành, thu tiền nước của người dân và đăng nộp cho Trung tâm

Vì vậy, trình độ của cộng tác viên còn hạn chế nên chưa đảm bảo công tác quản lý vận hành, không tự xử lý các sự cố về bơm về điện, dẫn đến việc cháy bơm với số lượng lớn (cháy bơm chìm: 146 cái, sự cố bơm chìm: 134 lần; cháy bơm trục ngang: 326 cái,

sự cố bơm trục ngang: 276 lần) gây ảnh hưởng đến chất lượng nước, áp lực nước (Theo số liệu của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thành phố Cần Thơ, 2018)

Mặt khác, do tình trạng ô nhiễm môi trường tại các kênh rạch trên địa bàn nông thôn ngày càng cao nên nhu cầu sử dụng nước của người dân ngày càng tăng nhưng diện

tích xây dựng trạm trước đây quá nhỏ và cộng tác viên không hiến thêm đất nên gặp rất nhiều khó khăn trong việc nâng cấp mở rộng trạm cấp nước đáp ứng nhu cầu của người dân

Công tác ghi thu chỉ số nước của nhân viên, cộng tác viên chưa trung thực, chính xác; Các trường hợp câu trộm nước, cộng tác viên sai phạm… dẫn đến thất thoát nước và gây hao điện

Do thực trạng trước đây nguồn kinh phí đầu tư thấp nhưng nhu cầu cung cấp nước sạch cho vùng nông thôn rất lớn (áp lực gia tăng tỷ lệ hộ dân nông thôn sử dụng nước sạch) nên mỗi hệ thống cấp nước chỉ có từ 1 – 2 giếng khoan khai thác và chỉ lắp đặt

01 bơm giếng nên gặp nhiều khó khăn trong công tác vận hành do bơm giếng hoạt động liên tục dẫn đến cháy bơm, làm ảnh hưởng đến chi phí vận hành

Số lượng hệ thống cấp nước nhiều (101 hệ thống) nhưng mang tính nhỏ lẻ, manh mún Địa bàn dàn trải nên gặp rất nhiều khó khăn trong khâu quản lý, vận hành các hệ thống cấp nước

Chưa có thiết bị, dụng cụ thí nghiệm để thực hiện nội kiểm chất lượng nước (chỉ tiêu nước đầu vào) đối với các hệ thống cấp nước sử dụng nước mặt nên việc sử dụng hóa chất keo tụ chưa thật sự hiệu quả gây lãng phí và làm tăng chi phí vận hành

Đa phần các hệ thống cấp nước nông thôn tại Cần Thơ lấy nước ngầm để xử lý nhưng chưa quan tâm đến hiệu quả sử dụng bơm chìm lắp đặt dưới giếng khoan, cụ thể chưa thí nghiệm cao trình đặt bơm để tìm ra cao trình đặt bơm phù hợp với mực nước động trong giếng để phát huy hiệu suất của bơm giếng

Các trường hợp điện yếu gây cháy bơm và hư hỏng các thiết bị điện làm ảnh hưởng đến việc cung cấp nước; Đa số các trạm hoạt động không có giếng dự phòng nên công tác bảo trì, bảo dưỡng bơm gặp nhiều khó khăn; Tình trạng cúp điện trên địa bàn còn diễn ra thường xuyên (đặc biệt là huyện Thới Lai, Phong Điền, Cái Răng) nên làm ảnh hưởng đến hoạt động cấp nước cho người dân; Quá trình đô thị hóa quá nhanh dẫn đến nhu cầu sử dụng nước của người dân tăng cao kể cả về số lượng và chất lượng

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu

2.1.1 Cơ sở khoa học

Căn cứ theo bảng giá nước do Trung tâm áp dụng cho các quận huyện trên địa bàn thành phố Cần Thơ bao gồm: chi phí điện năng, hóa chất, nhân công, khấu hao tài sản, khấu hao vật tư khác, thuế tài nguyên, thuế bảo vệ môi trường sống… Tuy nhiên, quyết định trực tiếp trong cơ cấu giá thành sản xuất nước đó là chi phí điện năng, hóa chất và nhân công Do đó để đánh giá hiệu quả vận hành đối với các trạm cấp nước ta chọn 3 tiêu chí: Điện năng, hóa chất và nhân công Chất lượng nguồn nước: Đối với nguồn nước mặt: gồm hệ thống cấp nước tập trung xã Thạnh An, huyện Vĩnh Thạnh lấy nước kênh Đòn Dông để xử lý; hệ thống cấp nước tập trung khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền lấy nước kênh xáng Xà No để xử lý

Ưu điểm: Trữ lượng lớn có khả năng cung cấp cho các đối tượng dùng nước cho trước mắt và tương lai; dễ thăm dò và khai thác; Độ cứng và hàm lượng sắt, mangan nhỏ Nhược điểm: Thay đổi theo mùa về độ đục, mực nước thủy văn và nhiệt độ; hàm lượng cặn cao (về mùa lũ); độ nhiễm bẩn về vi trùng lớn, dễ bị nhiễm bẩn bởi nước thải, dư lượng thuốc trừ sâu, bảo vệ thực vật nên giá thành xử lý cao

Đối với nguồn nước ngầm: Nước ngầm là nước mặt được lọc qua những lớp đất cát đáy, lưu trữ lâu dưới đất, cách ly với ôxy, không khí nhưng lại tiếp xúc với các khoáng chất tại chỗ nên khi so sánh với nước mặt thường có đặc điểm sau: Thường là ít bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm, sạch về mặt vi sinh, vì lí do này vào những năm 1980 nhiều nơi đã coi nước ngầm là nguồn thay thế an toàn cho nước mặt có khả năng bị ô nhiễm Nước ngầm thể hiện tính chất lịch sử địa hóa của khu vực, điều này thể hiện ở các đặc trưng: Oxy hòa tan (DO) thường thấp, trong khi đó có thể chứa nhiều khí là sản phẩm của các quá trình vi sinh yếm khí (CO2 + CH4), vì lý do này nước ngầm thường có pH thấp, giàu bicacbonay, có tính khử Khi pH có tính axit, nước ngầm có khả năng hòa tan các khoáng chất dưới dạng muối bicacbonat, vì vậy so sánh với nước mặt có độ khoáng cao hơn, nên trừ một số trường hợp đặc biệt, nước ngầm có thể có hàm lượng Ca, Mg,

Fe, Mn (các khoáng chất này thường ở dạng bicacbonat hòa tan), As, amoni (NH4 + ),

đôi khi cả hữu cơ cao hơn tiêu chuẩn, trong đó ở Việt Nam nước ngầm phổ biến nhất

là nhiễm Fe, sau đó là Mn, As, amoni

Với những nguồn nước ở những địa phương có nguồn gốc biển cạn hoặc các khu vực gần biển, nước ngầm và cả nước sông ở khu vực cửa sông, nhất là vào mùa khô, thời điểm triều cường, có thể bị nhiễm mặn mà ta thường gọi là nước lợ (độ muối trên 500 mg/L) (Lê Văn Cát, 2016) Theo Nguyễn Lan Phương (2007), nguồn nước ngầm ưu tiên cho hệ thống cấp nước vừa và nhỏ

Ưu điểm: Nước ít nhiễm bẩn, hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng do nước thấm qua các tầng chứa nước thường cát, sỏi giống như lọc qua các lớp vật liệu lọc, Xử lý đơn giản (thường là khử sắt và khử trùng) nên giá thành sản xuất thấp

Nhược điểm: Thăm dò mất nhiều thời gian, khó khăn và chi phí cao Mặt khác, do tồn tại trong các tầng chứa nước thường có khoáng chất nên nước ngầm thường chứa nhiều sắt, mangan hoặc bị nhiễm mặn vùng ven biển nên xử lý khó và phức tạp

Việc quản lý vận hành một hệ thống cấp nước liên quan đến việc quản lý, điều chỉnh các thông số của hệ thống như áp lực nước, lưu lượng cung cấp, mức độ thất thoát nội

bộ hệ thống, thất thoát ngoài mạng lưới và quản lý chất lượng nước cấp đảm bảo phục

vụ tốt nhất cho người sử dụng và làm giảm chi phí vận hành đối với hệ thống cấp nước nông thôn; Căn cứ theo hồ sơ hoàn công của hệ thống cấp nước, hồ sơ quản lý chất lượng, hồ sơ hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất đối với thiết bị sử dụng tại trạm cấp nước kết hợp với đo đạc hiện trạng hoạt động của trạm cấp nước để tìm ra những thông số hoạt động hiệu quả và tăng độ bền

Cơ sở lý thuyết về mối quan hệ lưu lượng, điện năng và cao trình đặt bơm

Theo TCVN 9141:2012 Công trình thủy lợi - trạm bơm tưới, tiêu nước - yêu cầu thiết

N = 9,81 x Q x H (1)

Trong đó:

N là công suất – điện năng tiêu thụ (kW);

Q là lưu lượng của máy bơm (m3/h);

H là cao trình đặt máy bơm (m)

Do có 01 bơm giếng trong 01 giếng khoan nên chọn i=1; n=1

Trong đề tài chỉ tập trung nghiên cứu mối quan hệ giữa công suất – điện năng tiêu thụ

và cao trình đặt máy bơm trong một thời gian nhất định Lưu lượng xem như thay đổi không đáng kể (do trạm có bể chứa và thời gian đo cố định trong 24 giờ) Từ công thức (1) ta thấy, mối quan hệ giữa công suất tỉ lệ thuận với cao trình đặt bơm Vì vậy, nếu cao trình đặt bơm (H) giảm thì công suất (N) - (điện năng tiêu thụ) sẽ giảm và ngược lại

Thông tư 05/2009/TT-BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009 của Bộ Y tế ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt (QCVN 02:2009/BYT)

Thông tư 04/2009/TT-BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009 của Bộ Y tế ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01:2009/BYT)

Thông tư 08/2012/TT-BXD ngày 21 tháng 11 năm 2012 của Bộ trưởng Bộ Xây dựng hướng dẫn thực hiện bảo đảm cấp nước an toàn trình cấp thẩm quyền thẩm định, phê duyệt

Thông tư số 54/2013/TT-BTC ngày 04 tháng 5 năm 2013 của Bộ Tài chính quy định việc quản lý, sử dụng và khai thác các công trình cấp nước sạch nông thôn tập trung Thông tư số 27/2014/TT-BTNMT ngày 30 tháng 5 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định việc đăng ký khai thác nước dưới đất, mẫu hồ sơ cấp, gia hạn, điều chỉnh, cấp lại giấy phép tài nguyên nước

Quyết định số 590/QĐ-BXD ngày 30 tháng 5 năm 2014 Bộ trưởng Bộ Xây dựng về việc công bố định mức dự toán sản xuất nước sạch và quản lý, vận hành mạng cấp nước

2.2 Cơ sở lựa chọn vùng nghiên cứu

Hiện nay, Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn đang quản lý vận hành khai thác 101 hệ thống cấp nước có quy mô công suất từ 288m3/ngày đến 2.600m3/ngày, trong đó có 02 hệ thống cấp nước xử lý nước mặt đó là hệ thống cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền và hệ thống cấp nước tập trung xã Thạnh An, huyện Vĩnh Thạnh và 99 hệ thống cấp nước xử lý nước ngầm phục vụ trên địa bàn 08 quận huyện cụ thể như sau: quận Cái Răng: 04 hệ thống, quận Bình Thủy: 06 hệ thống, quận Ô Môn: 16 hệ thống, quận Thốt Nốt: 16 hệ thống, huyện Phong Điền:13 hệ thống, huyện Thới Lai: 21 hệ thống, huyện Cờ Đỏ:13 hệ thống, huyện Vĩnh Thạnh: 07 hệ thống

Tại hệ thống cấp nước tập trung xã Thạnh An, huyện Vĩnh Thạnh: do hệ thống có hạng mục hồ sơ lắng để lắng sơ bộ nguồn nước thô có dung tích chứa 20.000m3 nên

chất lượng nước thô tương đối ổn định giữa các tháng trong năm Mặt khác hệ thống cấp nước có công suất 2.600m3/ngày (lớn nhất đối với cấp nước nông thôn do Trung tâm quản lý) đang phục vụ cho hơn 6.000 hộ dân Nếu trong quá trình nghiên cứu thí nghiệm xảy ra sai sót liên quan đến chất lượng nước sẽ gây ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt của người dân Hệ thống cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền do Ban quản lý dự án thuộc sở Giao thông vận tải thành phố Cần Thơ đầu

tư xây dựng và bàn giao cho Trung tâm vào tháng 3 năm 2017 Hệ thống có quy mô công suất 480m3/ngày, phục vụ cho 562 hộ dân, nguồn nước thô lấy trực tiếp từ kênh xáng Xà No, chất lượng nước thô có thay đổi theo mùa nhưng các chỉ tiêu độ đục, pH thay đổi không lớn cụ thể pH dao động từ 6,5 – 7-8; độ đục dao động từ 55 – 155 NTU (Trung tâm quan trắc tài nguyên và môi trường thành phố Cần Thơ, 2017) Tóm lại, do

hệ thống có quy mô nhỏ, phục vụ cho các hộ dân sống cố định trong khu tái định cư với số dân nhỏ hơn gần 10 lần so với hệ thống cấp nước tập trung xã Thạnh An Nếu

có xảy ra sai sót trong quá trình nghiên cứu, thí nghiệm cũng không ảnh hưởng nhiều đến người dân và thời gian khắc phục cũng sẽ nhanh chóng hơn Vì vậy, tác giả chọn

hệ cấp nước khu tái định cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ để nghiên cứu thí nghiệm

Trong 99 hệ thống cấp nước xử lý nước ngầm được xây dựng trong giai đoạn từ năm

1999 đến năm 2016 có tới 73 hệ thống có 1 giếng khoan khai thác, 26 hệ thống có 2 giếng khoan khai thác Tuy nhiên đối với 26 hệ thống cấp nước có 2 giếng khoan khai thác có tới 25 hệ thống đều hoạt động hết 2 giếng để cấp nước liên tục cho người dân, không có giếng dự phòng Nếu nghiên cứu tại các hệ thống cấp nước nêu trên sẽ ảnh hưởng đến việc cấp nước cho người dân, riêng hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình có giếng khoan dự phòng chưa khai thác nên rất thuận lợi trong việc nghiên cứu thí nghiệm Từ những lý do trên tác giả chọn hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ để nghiên cứu

Đặc điểm địa chất thủy văn tại hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình:

Theo báo cáo kết quả khoan thăm dò nước dưới đất của hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình do Trung tâm Nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn (2017) cung cấp cho thấy kết cấu địa chất của giếng khoan tại hệ thống cấp nước tập trung xã Đông

Bình cụ thể như sau: Từ 0 - 100m: lớp đất sét xám, từ 100 - 165m: lớp cát thô đến trung, từ 165 - 215m: lớp đất sét màu nâu xám, từ 215 - 245m: Cát hạt thô đến trung,

từ 245 - 255m: lớp đất sét pha cát mịn, từ 255 - 265m: lớp cát mịn đến trung, từ 265 - 275m: lớp cát bột, bột sét trắng, từ 275 - 285m: lớp cát thô đến trung, từ 285 - 297m: lớp đất sét vàng, từ 297 - 315m: lớp cát thô đến trung chứa nhiều sạn sỏi, từ 315 - 340m: lớp sét bột màu trắng xám

2.3 Tính thực tiễn đề tài

Đối với các trạm cấp nước sử dụng nguồn nước ngầm (nước dưới đất) Về ưu điểm: Chất lượng nước ổn định ít bị nhiễm bẩn bởi các chất hữu cơ do được tích trữ trong các tầng chứa nước dưới lòng đất Mặt khác khi xây dựng trạm cấp nước hạng mục giếng khoan đã được khoan thăm dò tìm lớp nước đạt về lưu lượng và chất lượng (có thể có 1 đến 2 chỉ tiêu cần phải xử lý như sắt (Fe), Mangang (Mn) không đạt tiêu chuẩn đầu ra nên cần phải xử lý Do đó để đánh giá hiệu quả tối ưu trong vận hành của

hệ thống cấp nước chỉ đánh giá về hiệu quả sử dụng điện năng đối với bơm giếng đây

là tiêu chí quan trọng quyết định đến chi phí vận hành của trạm cấp nước nên ta cần tập trung giải quyết vấn đề điện năng, còn tiêu chí về hóa chất và nhân công xem như không thay đổi nên không đề cập trong nghiên cứu Nhược điểm: Do giếng khoan khai thác có độ sâu 250m đến 300m, mực nước tĩnh trung bình trong giếng khoan trên địa bàn thành phố Cần Thơ dao động từ 9 m đến 15 m; mực nước động dao động từ 18 m đến 30 m nên do đó độ sâu đặt bơm cũng dao động từ 24 m đến 48 m Để khai thác được nguồn nước dưới đất trong giếng khoan chỉ sử dụng loại bơm chìm (loại bơm trục đứng đa tầng cánh) mới khai thác được

Căn cứ theo đường đặc tính và bơm đáy nghiên cứu ta thấy về ưu điểm bơm chỉ phát huy cột áp, còn về lưu lượng thì không khai thác được nhiều so với bơm trục ngang cùng công suất, ví dụ:

Căn cứ theo đặc tính của bơm chìm hiệu Saer có H = 21 m – 43 m; Q = 45 m3-16 m3 Đường đặc tính có ý nghĩa khi bơm đặt ở độ sâu H = 21 m, lưu lượng Q = 45 m3 và H

= 43 m, Q = 16 m3 do đó kết luận nếu cao trình đặt bơm đặt càng sâu thì lưu lượng càng giảm

Đối với bơm trục ngang công suất 5,5kw sử dụng cho các trạm cấp nước lấy nước mặt

để xử lý: có H=12m–25m; Q=60 - 80m3; H=12m, Q = 80m3; H= 25m, Q=60m3 Như vậy so sánh giữa bơm chìm và bơm trục ngang có cùng công suất, ta thấy bơm chìm hao tốn điện năng hơn, vì vậy cần nghiên cứu về độ sâu bơm chìm là có ý nghĩa vô cùng quan trọng

Đối với các trạm cấp nước sử dụng nguồn nước mặt: Trữ lượng nước dồi dào do các trạm cấp nước đặt gần sông Cần Thơ và sông Cái Sắn, cao trình đặt bơm cấp 1 tại các trạm cấp nước dao động từ 10 m đến 15 m Tuy nhiên chất lượng nước nguồn có sự thay đổi theo mùa, tại ĐBSCL nói chung và thành phố Cần Thơ nói riêng có 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô Do đó để đánh giá hiệu quả tối ưu trong vận hành đối với các trạm cấp nước sử dụng nước mặt chỉ đánh giá hiệu quả sử dụng hóa chất (phèn), còn tiêu chí về điện năng và nhân công xem như không thay đổi nên không đề cập trong nghiên cứu

Căn cứ vào các kết quả nghiên cứu đạt được tại 02 hệ thống cấp nước nông thôn trên địa bàn thành phố Cần Thơ, những đề xuất giải pháp thiết thực dựa trên những bất cập, những khó khăn tồn tại của các hệ thống cấp nước nông thôn từ đó sẽ áp dụng sâu rộng cho các hệ thống cấp nước khác có quy mô, hiện trạng tương tự tại địa bàn thành phố Cần Thơ cũng như các tỉnh lân cận trong thời gian tới

Điều chỉnh hiệu quả sử dụng điện năng cho bơm cấp 1 của trạm cấp nước sử dụng nước ngầm và hóa chất của trạm cấp nước sử dụng nước mặt sẽ nâng cao hiệu quả hoạt động của các trạm cấp nước, góp phần giảm chi phí vận hành, ổn định giá nước sản xuất, tiết kiệm được chi phí hoạt động của đơn vị để tái đầu tư, duy tu nâng cấp, sửa chữa bảo trì các trạm cấp nước nông thôn ngày càng bền vững

Từng bước hoàn thiện cơ sở hạ tầng kỹ thuật, cơ sở vật chất, trang thiết bị để phục vụ trong việc quản lý điều hành, mở rộng phạm vi cung cấp nước sạch trên toàn vùng nông thôn của thành phố Cần Thơ nhằm tạo điều kiện cho nhân dân vùng nông thôn ổn định cuộc sống, đặc biệt là những vùng gặp khó khăn về nguồn nước, góp phần xóa đói giảm nghèo đảm bảo an sinh xã hội

2.4 Phương pháp thực hiện

2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp

Công suất xử lý, sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước cấp nông thôn và tài liệu báo cáo từ Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thành phố Cần Thơ Các báo cáo thuyết minh tổng hợp Quy hoạch sử dụng nước đến năm 2030, kế hoạch

sử dụng nước giai đoạn 2015 - 2020 của Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Cần Thơ

Thu thập các bản đồ bản đồ hành chính, bản đồ bố trí hệ thống cấp nước nông thôn ở các quận huyện trong thành phố Cần Thơ, có tỷ lệ 1:50.000 tại Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Cần Thơ

Đánh giá chất lượng nước thô của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu: Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu

a) Phương pháp tổng hợp kế thừa

Trong nghiên cứu này, thông tin thứ cấp lưu lượng, pH, phèn nhôm, độ đục được thu thập từ Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thuộc Sở Nông nghiệp

và Phát triển nông thôn thành phố Cần Thơ

Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Công suất xử lý, sơ đồ quy trình công nghệ xử

lý nước cấp nông thôn và tài liệu từ Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường thành phố Cần Thơ Các báo cáo thuyết minh tổng hợp Quy hoạch sử dụng nước đến năm 2030, kế hoạch sử dụng nước giai đoạn 2010 - 2015 theo Niên giám thống kế của

Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Cần Thơ Thu thập các bản đồ bản đồ hành chính, bản đồ bố trí hệ thống cấp nước nông thôn ở các quận huyện trong thành phố Cần Thơ, có tỷ lệ 1:50.000 tại Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Cần Thơ Xác định vị trí, địa điểm của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu, sử dụng máy định vị toàn cầu GPS để lấy tọa độ (VN 2000), sau đó nhập tọa độ vào bản đồ nền Mapinfo để xác lập vị trí của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu trên bản đồ (bản đồ hành chính thành phố Cần Thơ) Xác định nguồn nước thô của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu:

khảo sát hiện trường để xác định Đánh giá chất lượng nước thô của hệ thống cấp nước đang nghiên cứu: Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu sau đó đánh giá so với QCVN

b) Phương pháp xử lý thống kê

Các số liệu điều tra thu thập được tổng hợp trên máy tính bằng phần mềm Excel để xử

lý số liệu hiện trạng và số liệu điều chỉnh khi áp dụng cải tiến cho trạm cấp nước tại vùng nghiên cứu

2.4.2 Phương pháp xác định giải pháp tối ưu cho hệ thống cấp nước tập trung xã Đông Bình, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ

a) Đồng hồ lưu lượng b) Thước đo c) Đồng hồ điện năng d) Thước Yamazo

Hình 2.1 Thiết bị thí nghiệm

Nhằm mục đích xác định lưu lượng và điện năng tiêu thụ của bơm giếng trước và sau điều chỉnh độ sâu đặt bơm được thực hiện gồm các bước và được trình bày như sau:

Phương pháp thực hiện Kết quả đạt được

năng, lưu lượng

Xác định được vị trí trạm cần đo trên bản đồ

Xác định điện năng

chệnh lệch

Đánh giá

Xác định độ sâu bơm (m) sau khi điều chỉnh

Xác định được mực nước tĩnh (m), mực nước động (m), điện năng (kw), lưu lượng (m3/ngày) sau khi điều chỉnh

Tính toán được lượng điện năng tiêu thụ (kw) chênh lệch

Xác định được lượng điện sử dụng tối ưu (lượng điện năng tiêu thụ)

2.4.3 Phương pháp xác định giải pháp tối ưu cho hệ thống cấp nước khu tái định

cư xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ

Xác định lượng phèn trước và sau khi thí nghiệm Jartest được thực hiện gồm các bước như sau:

a)

Thực hiện thí nghiệm Jartest

Mục đích thí nghiệm

Xác định lượng phèn tốt nhất của quá trình keo tụ tạo bông trong hệ thống xử lý nước

Mô hình thí nghiệm: Mô hình Jartest được trình bày ở Hình 2.4 như sau:

Hình 2.2 Mô hình thí nghiệm Jartest

Xác định lượng phèn tương ứng với độ đục thấp nhất

Xác định được lượng phèn dùng trong 1 ngày theo thực nghiệm

Xác định được các chỉ tiêu chất lượng nước đầu ra

Lượng phèn tối ưu cho hệ thống trong 1 ngày

- Bộ khuấy trộn 6 Paddle stirrer (Jartest equipment)

- pH Meter, đồ dùng thí nghiệm để xác định COD

- Spectrophotometer UV 1201 đế xác định độ màu

- Thiết bị xác định độ đục (NTU)

- Pipet, cốc thủy tinh, ống đong, bình tam giác

Thí nghiệm xác định ngưỡng keo tụ của chất keo tụ

Bảng 2.1 Liều lượng phèn để xử lý nước

Hàm lượng cặn (mg/l) Liều lượng phèn không chứa nước dùng để xử lý nước đục (mg/l)

25 – 40 (mg/L) (TCVN 33: 2006/BXD) Vì vậy ta chọn lượng phèn để thí nghiệm từ 15mg/L đến 40mg/L

Thí nghiệm xác định liều lượng chất keo tụ (phèn nhôm) tối ưu nhất bằng thiết bị Jartest