Tổng quan nghiên cứu

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng châu thổ quan trọng với diện tích tự nhiên khoảng 4 triệu ha, trong đó khoảng 2 triệu ha chịu ảnh hưởng ngập lũ và xâm nhập mặn. Tỉnh Hậu Giang, nằm ở trung tâm vùng Tây sông Hậu của ĐBSCL, có địa hình trũng thấp, chịu tác động mạnh của chế độ triều biển Đông và biển Tây. Tình trạng xâm nhập mặn tại đây ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt trong mùa khô, gây ảnh hưởng lớn đến nguồn nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. Theo số liệu quan trắc, huyện Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang đã xuất hiện hiện tượng xâm nhập mặn từ tháng 3/2021 với nồng độ mặn cao nhất lên đến 11,8 g/l, giảm dần từ đầu tháng 4/2021. Nguồn nước ngầm tại khu vực Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ cũng bị nhiễm mặn, ảnh hưởng trực tiếp đến nhu cầu sinh hoạt của lực lượng quân đội.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá thực trạng xâm nhập mặn tại huyện Long Mỹ và đề xuất mô hình xử lý nước nhiễm mặn thành nước cấp cho sinh hoạt, ăn uống phù hợp với điều kiện thực tế. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại Ban Chỉ huy Quân sự huyện Long Mỹ, xã Vĩnh Viễn, trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2021. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc làm rõ thực trạng xâm nhập mặn và đề xuất công nghệ xử lý nước phù hợp, đồng thời có ý nghĩa thực tiễn trong việc cung cấp giải pháp công nghệ xử lý nước nhiễm mặn, đảm bảo nguồn nước sạch cho sinh hoạt và nâng cao sức khỏe bộ đội, góp phần tăng cường khả năng huấn luyện và sẵn sàng chiến đấu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về xâm nhập mặn và công nghệ xử lý nước nhiễm mặn, bao gồm:

  • Khái niệm xâm nhập mặn: Quá trình nước mặn thay thế nước ngọt trong các tầng chứa nước ven biển do sự dịch chuyển của khối nước mặn, làm giảm nguồn nước ngọt dưới lòng đất.
  • Các phương pháp xử lý nước nhiễm mặn: Bao gồm phương pháp cơ học (lọc, lắng), hóa học (keo tụ, khử trùng), lý học (tia tử ngoại, điện phân), và công nghệ màng lọc như thẩm thấu ngược (RO), màng nano (NF), điện thẩm tích (ED), và khử ion hòa tan (CDI).
  • Màng lọc Nano (NF): Công nghệ mới, hiệu quả với nguồn nước có độ mặn từ 1 – 10‰, chi phí năng lượng thấp, loại bỏ các ion kim loại nặng, thuốc trừ sâu, vi khuẩn và các chất hữu cơ, phù hợp xử lý nước nhiễm mặn thành nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT.
  • Tiêu chuẩn chất lượng nước: Áp dụng các quy chuẩn quốc gia về nước sinh hoạt và nước mặt như QCVN 01-1:2018/BYT và QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thứ cấp từ các báo cáo, tài liệu, chính sách liên quan đến xâm nhập mặn tại huyện Long Mỹ và tỉnh Hậu Giang; số liệu quan trắc độ mặn tại các trạm đo mặn từ tháng 2 đến tháng 4 năm 2021; khảo sát thực địa và thu mẫu nước ngầm, nước mặt tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ từ tháng 6/2020 đến tháng 4/2021.
  • Phương pháp phân tích: Phân tích mẫu nước tại Viện Nhiệt đới Môi trường để đánh giá chất lượng nước, xác định mức độ nhiễm mặn và các chỉ tiêu ô nhiễm khác; so sánh với các tiêu chuẩn quốc gia để đánh giá khả năng sử dụng.
  • Phương pháp tính toán công nghệ: Dựa trên kết quả phân tích chất lượng nước và nhu cầu sử dụng nước của Ban Chỉ huy Quân sự, lựa chọn công nghệ xử lý nước nhiễm mặn bằng màng lọc NF, thiết kế hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện từ tháng 2/2021 đến tháng 6/2021, bao gồm khảo sát, thu thập số liệu, phân tích mẫu nước, thiết kế mô hình xử lý và đánh giá hiệu quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng xâm nhập mặn tại huyện Long Mỹ: Độ mặn tại các trạm đo mặn dao động không ổn định, bắt đầu xâm nhập từ đầu tháng 3/2021 với nồng độ mặn cao nhất tại trạm UBND xã Lương Nghĩa là 9,4 g/l, tại Kênh 10 Thước (xã Vĩnh Viễn A) là 10,4 g/l, giảm so với cùng kỳ năm 2020 nhưng vẫn cao hơn năm 2016 – năm có xâm nhập mặn nghiêm trọng nhất trước đó. Mặn xâm nhập chủ yếu từ hướng biển Tây qua sông Cái Lớn.

  2. Chất lượng nguồn nước tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ: Nước ngầm có TDS dao động từ 598 đến 980 mg/L, Cl- từ 355 đến 490 mg/L, vượt giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT về nước sinh hoạt, thể hiện nước bị nhiễm mặn nhẹ và có vị lợ. Nước mặt tại Kênh Hai Quyền cơ bản đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT nhưng cần tiền xử lý do một số chỉ tiêu vượt ngưỡng.

  3. Nhu cầu sử dụng nước của Ban Chỉ huy Quân sự: Trung bình 5-10 m³/ngày, cao điểm huấn luyện lên đến 30-40 m³/ngày. Vào mùa khô, nguồn nước ngầm và nước mặt bị nhiễm mặn không đảm bảo cung cấp đủ nước sinh hoạt, đơn vị phải mua nước ngọt với chi phí cao (khoảng 30 nghìn đồng/m³).

  4. Hiệu quả công nghệ xử lý nước nhiễm mặn bằng màng lọc NF: Công nghệ NF được lựa chọn xử lý nước ngầm và nước mặt có độ mặn đầu vào TDS ~ 5.000 mg/L thành nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT với TDS ~ 500 mg/L. Công nghệ này tiết kiệm chi phí vận hành, giảm chi phí mua nước ngọt, đảm bảo nguồn nước sạch cho bộ đội, góp phần nâng cao sức khỏe và hiệu quả công tác.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy xâm nhập mặn tại huyện Long Mỹ diễn biến phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu, thủy triều và dòng chảy sông Mekong. So với các nghiên cứu trong khu vực ĐBSCL, mức độ xâm nhập mặn tại Long Mỹ tương đối nghiêm trọng, đặc biệt trong mùa khô năm 2021. Việc nước ngầm bị nhiễm mặn làm giảm khả năng sử dụng trực tiếp cho sinh hoạt, gây khó khăn cho Ban Chỉ huy Quân sự trong việc đảm bảo nguồn nước sạch.

Công nghệ màng lọc NF được đánh giá là phù hợp với điều kiện nguồn nước và nhu cầu sử dụng tại địa phương, có ưu điểm chi phí vận hành thấp hơn so với công nghệ RO truyền thống, đồng thời hiệu quả trong việc loại bỏ các ion kim loại nặng, vi khuẩn và các chất ô nhiễm hữu cơ. Kết quả xử lý nước sau hệ thống lọc đạt tiêu chuẩn quốc gia, đảm bảo an toàn cho sức khỏe người sử dụng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến động độ mặn tại các trạm đo mặn, bảng so sánh chất lượng nước trước và sau xử lý, cũng như bảng chi phí vận hành hệ thống lọc nước. So sánh với các công trình nghiên cứu khác trong và ngoài nước cho thấy công nghệ NF là lựa chọn tối ưu về mặt kinh tế và kỹ thuật cho vùng ven biển có độ mặn trung bình.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai hệ thống xử lý nước nhiễm mặn bằng màng lọc NF tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ: Đảm bảo cung cấp nước sinh hoạt và ăn uống đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT, giảm chi phí mua nước ngọt, nâng cao sức khỏe bộ đội. Thời gian thực hiện trong vòng 6 tháng, do Ban Chỉ huy Quân sự phối hợp với Viện Nhiệt đới Môi trường.

  2. Mở rộng áp dụng mô hình xử lý nước nhiễm mặn cho các khu vực dân cư bị ảnh hưởng xung quanh huyện Long Mỹ: Hỗ trợ người dân tiếp cận nguồn nước sạch, giảm thiểu tác động của xâm nhập mặn đến đời sống. Thời gian triển khai 1-2 năm, phối hợp với chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội.

  3. Tăng cường giám sát, quan trắc chất lượng nước và độ mặn định kỳ: Thiết lập hệ thống cảnh báo sớm xâm nhập mặn, giúp chủ động điều tiết nguồn nước và vận hành hệ thống xử lý hiệu quả. Thực hiện liên tục hàng năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang chủ trì.

  4. Nâng cao nhận thức và đào tạo kỹ thuật vận hành hệ thống xử lý nước cho cán bộ, chiến sĩ và người dân: Đảm bảo vận hành hệ thống hiệu quả, duy trì chất lượng nước sau xử lý. Thời gian đào tạo 3 tháng, do Viện Nhiệt đới Môi trường và các đơn vị quân đội phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, kế hoạch phòng chống xâm nhập mặn và phát triển nguồn nước sạch tại vùng ven biển ĐBSCL.

  2. Các đơn vị quân đội đóng quân tại vùng ven biển và khu vực chịu ảnh hưởng xâm nhập mặn: Áp dụng mô hình xử lý nước nhiễm mặn để đảm bảo nguồn nước sinh hoạt, nâng cao sức khỏe và hiệu quả công tác.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật môi trường, tài nguyên nước: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, công nghệ xử lý nước nhiễm mặn và các kết quả phân tích thực tiễn tại địa phương.

  4. Người dân và các tổ chức cộng đồng tại vùng bị ảnh hưởng xâm nhập mặn: Hiểu rõ về thực trạng xâm nhập mặn, tác động đến nguồn nước và các giải pháp xử lý nước sạch phù hợp.

Câu hỏi thường gặp

  1. Xâm nhập mặn là gì và tại sao nó lại nghiêm trọng ở ĐBSCL?
    Xâm nhập mặn là quá trình nước mặn từ biển xâm nhập vào các tầng chứa nước ngọt ven biển, làm giảm nguồn nước ngọt. Ở ĐBSCL, địa hình thấp, chế độ thủy triều và biến đổi khí hậu làm tình trạng này ngày càng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sinh hoạt và sản xuất.

  2. Tại sao nước ngầm ở huyện Long Mỹ bị nhiễm mặn?
    Do xâm nhập mặn từ biển Tây qua các sông, kênh rạch nội đồng, cùng với lượng nước ngọt thượng nguồn giảm do hạn hán và điều tiết thủy điện, nước ngầm bị pha loãng bởi nước mặn, làm tăng nồng độ muối trong nước.

  3. Công nghệ màng lọc NF có ưu điểm gì so với RO?
    Màng lọc NF có chi phí vận hành và năng lượng thấp hơn, loại bỏ hiệu quả các ion kim loại nặng và vi khuẩn, phù hợp với nước có độ mặn trung bình, đồng thời giảm lượng nước thải so với RO.

  4. Nước sau xử lý bằng công nghệ NF có đảm bảo an toàn cho sinh hoạt không?
    Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT với TDS khoảng 500 mg/L, đảm bảo an toàn cho sinh hoạt và ăn uống, phù hợp với yêu cầu của Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ.

  5. Làm thế nào để duy trì hiệu quả hệ thống xử lý nước nhiễm mặn?
    Cần có kế hoạch bảo trì, thay thế màng lọc định kỳ, đào tạo nhân viên vận hành, giám sát chất lượng nước thường xuyên và áp dụng các biện pháp tiền xử lý nước đầu vào để kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Kết luận

  • Đã xác định được thực trạng xâm nhập mặn nghiêm trọng tại huyện Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang với nồng độ mặn cao nhất lên đến 11,8 g/l trong mùa khô năm 2021.
  • Nước ngầm và nước mặt tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ bị nhiễm mặn, không đảm bảo tiêu chuẩn sinh hoạt, gây khó khăn cho nhu cầu nước sạch của bộ đội.
  • Công nghệ xử lý nước nhiễm mặn bằng màng lọc NF được lựa chọn và thiết kế phù hợp, xử lý nước đầu vào TDS ~ 5.000 mg/L thành nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT với TDS ~ 500 mg/L.
  • Mô hình xử lý nước này mang lại hiệu quả kinh tế, giảm chi phí mua nước ngọt, đảm bảo sức khỏe và nâng cao khả năng huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu của quân nhân.
  • Đề xuất triển khai hệ thống xử lý tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ và mở rộng áp dụng cho các khu vực dân cư bị ảnh hưởng, đồng thời tăng cường giám sát và đào tạo vận hành.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các đơn vị quân đội và chính quyền địa phương phối hợp triển khai mô hình xử lý nước nhiễm mặn, đồng thời nghiên cứu mở rộng ứng dụng công nghệ NF cho các vùng ven biển khác trong ĐBSCL để đảm bảo nguồn nước sạch bền vững.