CHƯƠNG 1 MỞ ðẦU 1. ðẶT VẤN ðỀ Nước là yếu tố quan trọng nhất cho mọi sự sống trên trái ñất. Tuy nhiên, các tài nguyên nước trên trái ñất ñang phải ñối mặt với nhiều thách thức nghiêm trọng liên quan ñến việc biến ñổi nhanh cả về chất và lượng, bao gồm cả nước mặt, nước ngầm. Việt Nam nói chung và ðồng Bằng Sông Cửu Long (ðBSCL) nói riêng cũng không nằm ngoài xu hướng mang tính toàn cầu ñó.
Nguồn nước ðBSCL cũng ñang ñối mặt với nhiều vấn ñề lớn, ñặc biệt là nguồn nước mặt, nguồn nước cấp chính của ðBSCL. Mực nước trên các dòng sông chính bị suy giảm vào mùa khô, các nguồn nước mặt ñang ngày càng bị ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng, một phần do tác ñộng từ hoạt ñộng của các khu vực sống dọc theo sông trên thượng nguồn ñổ về, hệ thống lồng bè, ñăng quầng nuôi trồng thuỷ sản, hệ thống nhà trên kênh rạch. Bên cạnh ñó, các cơ sở, nhà máy công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp ñang hoạt ñộng thải nước thải chưa qua xử lý hay xử lý không hiệu quả vào nguồn nước mặt cũng là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt. Tình trạng mặn hóa, phèn hóa cục bộ diễn biến phức tạp, tác ñộng nhiều ñến chất lượng nước mặt.
Nguồn nước cấp ñầu vào cho các nhà máy và nhiều dự án nước sạch nông thôn không phát huy hiệu quả trong việc ñảm bảo nước sạch cung cấp cho người dân. Nguồn nước bị nhiễm bẩn sẽ gây ra nhiều bệnh tật như: các bệnh do virus, giun sán, côn trùng liên quan ñến nước, bệnh ngoài da, mắt, tiêu chảy. có thể gây tử vong cho con người. Theo số liệu quan trắc môi trường nước mặt ở các tỉnh ðBSCL qua các năm, chỉ tiêu BOD5 trong các dòng sông dao ñộng trong khoảng từ 5-12mg/l, chỉ tiêu COD ở hai trạm quan trắc trên sông Tiền và sông Hậu năm 2012 dao ñộng trong khoảng 8 – 12 mg/L (Sở Tài nguyên và Môi trường Tỉnh An Giang, 2013), trong khi theo QCVN08:2008/BTNMT quy ñịnh về chất lượng nước mặt, BOD5 loại A2 là 6mg/L, COD loại A1 là 10 mg/L.
Hiện tượng gia tăng ô nhiễm hữu cơ trong nguồn nước ñầu 12 vào, một số chất ô nhiễm có trong nước mặt ở dạng vết nhưng có khả năng gây rủi ro rất lớn cho sức khỏe con người: kim loại nặng, EDCs, PCBs. cũng là những nguyên nhân khiến quá trình xử lý nước mặt không hiệu quả, chất lượng nước cấp ñầu ra không ñảm bảo cho sức khỏe của người sử dụng, cùng với giai ñoạn khử trùng nước cấp bằng chlorine ñã hình thành sản phẩm phụ của quá trình khử trùng (DBPs), thường gặp là trihalomethanes và các axit halo acetid. Theo khảo sát, trihalomethanes (THMs) có mặt trong mọi nguồn nước cấp ñược khử trùng bằng chlorine. Mặc dù chúng ít tạo ra rủi ro sức khỏe nghiêm trọng nhưng là yếu tố tiềm tàng có thể gây ung thư cho con người, gây khuyết tật bẩm sinh, ảnh hưởng ñến khả năng sinh sản của con người.
Do vậy, ñây cũng là một trong những chỉ tiêu cần ñược chú ý trong chất lượng nước cấp. Nhiều nghiên cứu về khả năng hình thành THMs ñã ñược thực hiện trên thế giới. Tuy nhiên, Long Xuyên có những ñặc trưng riêng về tài nguyên nước mặt, ñịa hình, thổ nhưỡng, sông ngòi., những nghiên cứu cụ thể phù hợp với ñịa bàn này là rất cần thiết. Xuất phát từ thực tế trên, ñề tài “Nghıên cứu ñánh gıá tıềm năng hình thành THMs tạı một số nhà máy nước mặt ở thành phố Long Xuyên, An Gıang” ñược thực hiện nhằm ñánh giá ô nhiễm hữu cơ và tiềm năng hình thành THMs trong các nhà máy xử lý nước mặt tại thành phố Long Xuyên tỉnh An Giang, từ ñó ñề ra giải pháp phù hợp kiểm soát THMs trong công nghệ xử lý nước mặt tại ñây.
ðây ñược xem là khảo sát ban ñầu về THMs trên ñịa bàn Tp. Long Xuyên, An Giang, góp phần nâng cao nhận thức của mọi người về sự tồn tại của THMs hay sản phẩm phụ từ khử trùng trong nước cấp sau xử lý, và vấn ñề ô nhiễm dạng vết trong nước cấp, ñây cũng như một nghiên cứu mang tính tham khảo cho những nghiên cứu sâu hơn về sự hình thành THMs trên phạm vi rộng hơn của ðồng Bằng Sông Cửu Long. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ðề tài “Nghiên cứu, ñánh giá tiềm năng hình thành THMs tại một số nhà máy nước mặt Tp. Long Xuyên, An Giang” ñược thực hiện với mục tiêu sau ñây: - Khảo sát mức ñộ ô nhiễm hữu cơ và tiềm năng hình thành trihalomethanes trong các công ñoạn xử lý nước mặt tại Long Xuyên, An Giang.
Kết quả khảo sát ñược ñối chiếu với dữ liệu nhà máy nước Tân Hiệp, Tp. Hồ Chí Minh, từ ñó ñánh giá ñặc trưng của công nghệ xử lý nước mặt tại Long Xuyên, ñề xuất giải pháp công nghệ phù hợp kiểm soát THMs. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu thực hiện khảo sát các thông số hóa lý chất lượng nước trong các công ñoạn xử lý nước mặt, trên hệ thống cấp nước, bao gồm: pH, chlorine, nhiệt ñộ, ñộ ñục, NH3-N, NO2--N, NO3--N, TDS, CODMn, UVA254, THMs, THMFP, DOC) Việc khảo sát lấy mẫu ñược tiến hành trên ñịa bàn tỉnh An Giang, tại các ñiểm sau: − Nhà máy xử lý nước mặt Bình ðức; − Xí nghiệp cấp nước thành phố Long Xuyên; − Các hộ dân tại các phường: Bình Khánh, Mỹ Long, Mỹ Quý, Mỹ Phước, Mỹ Thới, Mỹ Thạnh. Thời gian thực hiện: từ tháng 02/2014 ñến tháng 12/2014.
14 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN Nguồn nước mặt chủ yếu của ðBSCL ñược lấy từ Sông Tiền và Sông Hậu, hai nguồn chính cung cấp nước cho các nhà máy xử lý nước mặt. Thành phần và chất lượng nước mặt chịu nhiều ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, môi trường xung quanh và tác ñộng của con người khi khai thác và sử dụng nguồn nước. Trong nước mặt có thể tìm thấy các chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ, các hệ keo, chất rắn lơ lửng, nhiều loại vi sinh vật (vi khuẩn, tảo). Những thành phần này có thể ñược loại bỏ dễ dàng bởi các quá trình xử lý nước mặt thông thường, qua xử lý hóa lý sơ bộ, lắng, lọc và khử trùng.
Bước quan trọng nhất trong xử lý nước cấp thông thường là khử trùng loại bỏ tác nhân gây bệnh. DBPs, aldehyde, chloramine, HAAS, THMs ñược hình thành bởi phản ứng phức tạp giữa các chất hữu cơ (axit humid, amino acid, carcbonhydrate) và chlorine, bromine có thể gây ung thư lên ñộng vật. Tuy nhiên, cũng như nhiều nguồn nước mặt trên thế giới thì việc xử lý nước mặt ở ðBSCL cũng gặp một số thách thức hiện nay. Các vấn ñề chủ yếu hiện nay trong xử lý nước cấp thường gặp là: - Ô nhiễm chất vô cơ dạng vết, chủ yếu từ hoạt ñộng công nghiệp, các kim loại Ag, As, Cr3+, Sn ñược loại bỏ hiệu quả 99% bằng giai ñoạn lắng thông thường.
Khi có thêm các kim loại Cd, Co, Cr (VI), Cu, Hg, Ni, Pb phải xử lý bổ sug bằng ozone kết hợp với lọc qua GAC (granular activated carbon), riêng ñối với Ni, Pb, Zn cần giai ñoạn lắng bậc 2 ở các mức pH khác nhau. - Ô nhiễm chất hữu cơ dạng vết (PCBs, EDCs, POPs.), dạng ô nhiễm này có thể loại bỏ hiệu quả với một quá trình xử lý hoàn thiện, tiền ozone hóa và lọc qua GAC. O3 + H2O2 có thể tạo gốc OH-, phân hủy hiệu quả 70-85% altrazine, và các hợp chất hữu cơ khác. Tỉ lệ giữa lượng H2O2 và O3 là 0.4gH2O2/gO3 Việc cải tiến công nghệ xử lý nước mặt ở ðBSCL hiện nay rất cần thiết, ñó là do: 15 − Các chất ô nhiễm ngày càng gia tăng trong nguồn nước tự nhiên, ñặc biệt là chất hữu cơ − Các phương pháp phân tích chỉ tiêu ñược nâng cao ñộ nhạy và ñộ chính xác Tiêu chuẩn nước cấp ñược nâng cao nhằm ñảm bảo sức khỏe cho người sử dụng, mọi người ñều có quyền ñược sử dụng nước sạch.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Tại Việt Nam, các nghiên cứu về THMs còn khá ít. Việc khảo sát THMs chỉ dừng lại ở một số tỉnh thành như Hà Nội, Hải Dương, Tp. Phủ Lý, Nam ðịnh, Huế và Tp. Hồ Chí Minh.
Ngoài việc khảo sát THMs trong nước mặt, nước ngầm, còn nghiên cứu về các giải pháp kỹ thuật trong việc thay thế phương pháp khử trùng, kiểm soát tiềm năng hình thành THMs và nghiên cứu phương pháp sử dụng sắc ký, khối phổ trong phân tích THMs. Cụ thể một số nghiên cứu như sau: Duong et al. (2001) ñã nghiên cứu về khả năng hình thành THMs do việc chlorine hóa nước ngầm chứa ammonium và bromide ở Hà Nội. Năm 2009 tại Huế, một nghiên cứu về sử dụng kỹ thuật không gian hơi kết hợp GC – ECD ñể xác ñịnh THMs trong nước máy tại Thừa Thiên Huế do Tu et al.
Trang et al. (2012) ñã ñánh giá tiềm năng hình thành THMs tại NM nước Tân Hiệp, từ ñó thực hiện khảo sát khả năng loại bỏ TOC, THMs và HAAs dùng ozone/UV – BAC. Cũng trong năm ñó, một nghiên cứu khác của Thanh et al. về THMs trong hệ thống cấp nước ở Tp.
Hồ Chí Minh. Một nghiên cứu khác về khả năng hình thành sản phẩm phụ chất khử trùng tại một số tỉnh phía Bắc của Nguyễn Văn Hà (Viện Công nghệ Môi trường) ñược thực hiện năm 2012, trong ñó có phát triển các hệ thống khử trùng thay thế chlorine với quy mô nhỏ ñã ñược áp dụng tại một xã ở huyện Ba Vì, Hà Nội. Một nghiên cứu của cùng tác giả trên 16 về phương pháp phân tích sắc ký, khối phổ ñể ñánh giá mức ñộ hình thành THMs trong nước sinh hoạt dùng nguồn nước sông. Thế giới ñã phát hiện ra THMs từ 1970, từ ñó ñến nay có khá nhiều nghiên cứu về THMs và các công nghệ trong việc kiểm soát THMs tại các quốc gia.
Các nước phát triển rất chú trọng ñến sản phẩm phụ của chất khử trùng (khảo sát sự hình thành THMs tại các vùng miền của Hoa Kỳ, Canada, Châu Âu. Tại Châu Á, các nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái Lan, Iran, Trung Quốc, ðài Loan cũng ñã có khá nhiều nghiên cứu về THMs trong các con sông và các nhà máy xử lý nước mặt. Một số nghiên cứu ñiển hình sau: Năm 2007, H. Wong et al.
ñã so sánh hiệu quả loại bỏ NOMs và tiền chất hình thành THM trong hai nhà máy nước mặt ở Macao, nhà máy Ilha Verde và nhà máy Main Storage Reservoir. Năm 2010, Hassani et al.
