Tổng quan nghiên cứu

Nước sạch đóng vai trò thiết yếu trong đời sống con người và phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt tại các khu vực nông thôn. Tại Việt Nam, hơn 70% dân số nông thôn vẫn sử dụng nguồn nước không hợp vệ sinh, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững. Thị trấn Tứ Kỳ, tỉnh Hải Dương, nằm trong vùng hạ lưu hệ thống sông Thái Bình, có dân số khoảng 9.500 người năm 2015, với nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt ngày càng tăng. Trạm cấp nước thị trấn Tứ Kỳ được xây dựng năm 2005 với công suất thiết kế 800 m³/ngày đêm, hiện đang vận hành gần công suất tối đa và gặp nhiều khó khăn do nguồn nước sông Đĩnh Đào bị ô nhiễm hữu cơ, công trình xử lý xuống cấp, mạng lưới ống thép và HDPE bị hư hỏng, thất thoát nước lớn.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá thực trạng hệ thống cấp nước thị trấn Tứ Kỳ, xác định nhu cầu sử dụng nước đến năm 2025 và đề xuất các giải pháp cải tạo nâng cao hiệu quả hệ thống cấp nước. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào nguồn nước, công trình xử lý và mạng lưới cấp nước tại thị trấn Tứ Kỳ và hai xã lân cận Đông Kỳ, Tây Kỳ. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng nước, giảm chi phí vận hành, chống thất thoát thất thu và đảm bảo cung cấp nước sạch bền vững cho cộng đồng, góp phần thực hiện mục tiêu quốc gia về cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết quản lý hệ thống cấp nước: Tập trung vào hiệu quả vận hành, bảo trì và quản lý mạng lưới cấp nước nhằm giảm thất thoát và nâng cao chất lượng dịch vụ.
  • Mô hình thủy lực mạng lưới cấp nước: Sử dụng phần mềm Epanet để mô phỏng lưu lượng, áp suất và tổn thất áp lực trong mạng lưới, từ đó tối ưu hóa đường kính ống và bố trí bơm.
  • Khái niệm về công nghệ xử lý nước mặt và nước ngầm: Bao gồm các công nghệ xử lý phèn, khử trùng clo, bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng, bể lọc nhanh trọng lực, nhằm đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn QCVN 02/2009/BYT.
  • Khái niệm thất thoát và thất thu nước: Phân tích nguyên nhân và biện pháp phòng chống thất thoát nước trong mạng lưới cấp nước nông thôn.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực tế từ trạm cấp nước thị trấn Tứ Kỳ, bao gồm lưu lượng nước, chất lượng nước, hiện trạng công trình xử lý và mạng lưới đường ống; số liệu dân số và nhu cầu sử dụng nước từ năm 2015 đến 2025.
  • Phương pháp khảo sát thực địa: Kiểm tra hiện trạng công trình, mạng lưới cấp nước, khảo sát chất lượng nước và vận hành trạm bơm.
  • Phân tích thủy lực mạng lưới: Sử dụng phần mềm Epanet để mô phỏng lưu lượng, áp suất tại các nút mạng lưới trong giờ cao điểm năm 2015 và dự báo năm 2025.
  • Phương pháp thống kê và dự báo: Áp dụng công thức tăng trưởng dân số và tiêu chuẩn cấp nước theo TCXDVN 33-2006 để tính toán nhu cầu sử dụng nước hiện tại và tương lai.
  • Phân tích so sánh và đánh giá: So sánh hiệu quả vận hành trước và sau cải tạo, đánh giá các phương án nâng công suất trạm cấp nước và thay đổi nguồn nước.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2015, với dự báo và đề xuất giải pháp đến năm 2025.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng công suất trạm cấp nước: Trạm cấp nước thị trấn Tứ Kỳ có công suất thiết kế 800 m³/ngày đêm, vận hành thực tế khoảng 750 m³/ngày đêm năm 2015, không đáp ứng đủ nhu cầu dự kiến tăng lên 1.890 m³/ngày đêm vào năm 2025.
  2. Nguồn nước và chất lượng: Nguồn nước sông Đĩnh Đào bị ô nhiễm hữu cơ, thuốc trừ sâu và nước thải công nghiệp, làm tăng chi phí xử lý và giảm hiệu quả công trình. Hàm lượng cặn trong nước đầu vào trung bình 43 mg/l, vượt mức cho phép.
  3. Hiện trạng công trình xử lý: Bể lắng đứng và bể lọc ngược xốp xuống cấp, không đảm bảo hiệu quả xử lý; hệ thống trộn phèn thủ công gây lãng phí hóa chất; mạng lưới ống thép và HDPE bị hư hỏng, thất thoát nước ước tính trên 20%.
  4. Phân tích thủy lực mạng lưới: Mô phỏng bằng Epanet cho thấy áp suất tại một số nút mạng lưới không ổn định, đặc biệt trong giờ cao điểm năm 2025, gây khó khăn trong cung cấp nước liên tục và ổn định.
  5. Nhu cầu sử dụng nước tăng trưởng: Dân số dự kiến tăng từ 9.500 người năm 2015 lên 10.086 người năm 2025; nhu cầu nước sinh hoạt tăng từ 60 lít/người/ngày lên 80 lít/người/ngày, tổng nhu cầu nước tăng gần 2,5 lần.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến hiệu quả cấp nước thấp là do nguồn nước thô bị ô nhiễm, công nghệ xử lý lạc hậu và mạng lưới cấp nước xuống cấp. So với các nghiên cứu trong khu vực, tình trạng ô nhiễm nguồn nước và thất thoát nước tại Tứ Kỳ tương tự các vùng nông thôn khác, nhưng mức độ ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ và chi phí vận hành cao hơn do công trình xử lý chưa được cải tạo kịp thời. Việc sử dụng phần mềm Epanet giúp minh họa rõ ràng các điểm yếu trong mạng lưới, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tăng trưởng nhu cầu nước, bảng so sánh công suất trạm trước và sau cải tạo, biểu đồ áp suất mạng lưới năm 2015 và 2025, giúp trực quan hóa hiệu quả các giải pháp đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Cải tạo nâng công suất trạm cấp nước hiện tại lên 1.500 m³/ngày đêm: Lắp đặt máy biến tần cho bơm cấp I, bổ sung bơm dự phòng, cải tạo bể lắng thành bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng, thay thế bể lọc ngược xốp bằng bể lọc nhanh trọng lực, xây dựng sân phơi bùn. Thời gian thực hiện dự kiến 2 năm, chủ thể thực hiện là Công ty TNHH MTV Kinh doanh nước sạch Hải Dương.
  2. Xây dựng trạm cấp nước mới công suất 400 m³/ngày đêm tại thôn Đông An, xã Đông Kỳ: Khai thác nguồn nước sông Thái Bình sạch hơn, đảm bảo trữ lượng và chất lượng nước cho năm 2025 trở đi. Thời gian xây dựng 3 năm, phối hợp giữa UBND huyện Tứ Kỳ và các đơn vị cấp nước.
  3. Tối ưu hóa mạng lưới cấp nước: Sử dụng phần mềm Epanet để tính toán thủy lực, điều chỉnh đường kính ống, phân vùng mạng lưới, lắp đặt thiết bị đo áp suất và lưu lượng để phát hiện và giảm thất thoát nước. Thời gian triển khai liên tục, chủ thể là đơn vị quản lý mạng lưới.
  4. Nâng cao năng lực quản lý và vận hành: Đào tạo nhân viên vận hành, áp dụng công nghệ tự động hóa, xây dựng quy trình vận hành chuẩn, tăng cường kiểm tra bảo trì định kỳ. Thời gian thực hiện liên tục, chủ thể là công ty cấp nước và chính quyền địa phương.
  5. Giám sát và bảo vệ nguồn nước thô: Phối hợp với các ngành chức năng kiểm soát ô nhiễm, xử lý nước thải công nghiệp và nông nghiệp, tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng. Thời gian dài hạn, chủ thể là UBND huyện và các cơ quan môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý cấp nước nông thôn: Nhận diện các vấn đề thực tiễn, áp dụng giải pháp kỹ thuật và quản lý để nâng cao hiệu quả hệ thống cấp nước.
  2. Chuyên gia kỹ thuật và kỹ sư cấp thoát nước: Tham khảo mô hình thủy lực, công nghệ xử lý nước và phương pháp cải tạo công trình phù hợp với điều kiện địa phương.
  3. Các nhà hoạch định chính sách và cơ quan quản lý nhà nước: Sử dụng số liệu và phân tích để xây dựng chính sách phát triển cấp nước sạch bền vững, bảo vệ nguồn nước và đầu tư hạ tầng.
  4. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật cơ sở hạ tầng, môi trường: Học tập phương pháp nghiên cứu, ứng dụng phần mềm mô phỏng và thực tiễn xử lý nước sạch tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nâng công suất trạm cấp nước hiện tại?
    Công suất hiện tại 800 m³/ngày đêm không đáp ứng nhu cầu tăng lên 1.890 m³/ngày đêm năm 2025, gây thiếu nước sinh hoạt và ảnh hưởng đến phát triển kinh tế xã hội địa phương.

  2. Nguồn nước sông Đĩnh Đào bị ô nhiễm như thế nào?
    Nguồn nước bị ô nhiễm hữu cơ, thuốc trừ sâu, nước thải công nghiệp chưa xử lý triệt để, làm tăng chi phí xử lý và giảm chất lượng nước đầu ra.

  3. Phần mềm Epanet có vai trò gì trong nghiên cứu?
    Epanet mô phỏng thủy lực mạng lưới cấp nước, giúp xác định lưu lượng, áp suất, tổn thất áp lực, từ đó tối ưu hóa thiết kế và vận hành mạng lưới.

  4. Giải pháp chống thất thoát nước được đề xuất là gì?
    Tối ưu hóa mạng lưới bằng phân vùng, lắp đặt thiết bị đo đếm, bảo trì định kỳ, nâng cao quản lý vận hành và áp dụng công nghệ tự động hóa.

  5. Làm thế nào để bảo vệ nguồn nước thô?
    Phối hợp kiểm soát ô nhiễm, xử lý nước thải, tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường nghiêm ngặt.

Kết luận

  • Hệ thống cấp nước thị trấn Tứ Kỳ hiện tại không đáp ứng nhu cầu sử dụng nước tăng cao đến năm 2025, công suất trạm chỉ đạt 800 m³/ngày đêm trong khi nhu cầu dự kiến lên tới 1.890 m³/ngày đêm.
  • Nguồn nước sông Đĩnh Đào bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng nước và chi phí vận hành hệ thống cấp nước.
  • Công trình xử lý nước và mạng lưới cấp nước hiện tại xuống cấp, gây thất thoát nước lớn và giảm hiệu quả cấp nước.
  • Đề xuất cải tạo nâng công suất trạm hiện tại lên 1.500 m³/ngày đêm, xây dựng trạm cấp nước mới công suất 400 m³/ngày đêm, tối ưu hóa mạng lưới và nâng cao quản lý vận hành.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai các giải pháp kỹ thuật, hoàn thiện hạ tầng, đào tạo nhân lực và giám sát chất lượng nước để đảm bảo cung cấp nước sạch bền vững cho cộng đồng.

Luận văn này là tài liệu tham khảo quý giá cho các nhà quản lý, kỹ sư và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực cấp nước nông thôn, góp phần nâng cao hiệu quả và chất lượng dịch vụ cấp nước tại Việt Nam.