Luận văn thạc sĩ đánh giá hiện trạng môi trường nước sinh hoạt trên địa bàn xã tân hương huyện phổ yên tỉnh thái nguyên

Bài viết đánh giá hiện trạng môi trường nước sinh hoạt tại xã Tân Hương, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên, phân tích chất lượng và đề xuất giải pháp cải thiện.

• Tác giả: Ngô Bá Tùng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Thạnh
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh giá hiện trạng môi trường nước sinh hoạt trên địa bàn xã Tân Hương, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục đích, yêu cầu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 2.1.1. Một số khái niệm về nước
• 2.1.2. Khái niệm ô nhiễm nước
• 2.2. Cơ sở pháp lý
• 3. PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.2.1. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế, xã hội xã Tân Hương
• 3.2.2. Nguồn nước và tình hình sử dụng nước sinh hoạt của xã Tân Hương
• 3.2.3. Đánh giá chất lượng nước sinh hoạt tại xã Tân Hương
• 3.2.4. Đề xuất một số giải pháp giải quyết vấn đề vệ sinh môi trường, hạn chế ô nhiễm nước thải sinh hoạt trên địa bàn xã Tân Hương
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu, thông tin thứ cấp
• 3.3.2. Phương pháp khảo sát thực địa
• 3.3.3. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu, phân tích trong phòng thí nghiệm
• 3.3.4. Phương pháp tổng hợp so sánh, đối chiếu
• 3.3.5. Phương pháp phỏng vấn người dân về hiện trạng môi trường nước
• 3.3.6. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của xã Tân Hương
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên của xã Tân Hương
• 4.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 4.2. Thực trạng cấp thoát nước trên địa bàn xã Tân Hương
• 4.2.1. Nguồn nước mặt
• 4.2.2. Nguồn nước ngầm
• 4.3. Các nguồn có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước của xã Tân Hương, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
• 4.4. Đánh giá chất lượng nước sinh hoạt tại xã Tân Hương, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
• 4.4.1. Đánh giá mức độ ô nhiễm của nước sinh hoạt
• 4.4.2. Ý kiến người dân về chất lượng nước sinh hoạt trên địa bàn xã Tân Hương
• 4.4.3. Một số căn bệnh của người dân thường mắc phải có liên quan đến nguồn nước sinh hoạt
• 4.5. Đề xuất một số biện pháp giải quyết vấn đề vệ sinh môi trường
• 4.5.1. Giải pháp về thể chế, chính sách
• 4.5.2. Giải pháp về công tác quản lý
• 4.5.3. Giải pháp kỹ thuật
• 4.5.4. Giải pháp tuyên truyền giáo dục
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Đánh giá môi trường nước

Phần này tập trung vào việc đánh giá môi trường nước tại xã Tân Hương, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên. Nghiên cứu nhằm xác định tình trạng nước sinh hoạt và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm thu thập dữ liệu, khảo sát thực địa, và phân tích mẫu nước. Kết quả cho thấy ô nhiễm nước đang là vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân.

1.1. Tình trạng nước sinh hoạt

Tình trạng nước sinh hoạt tại xã Tân Hương được đánh giá thông qua việc phân tích các mẫu nước từ giếng khoan, giếng đào và nước sạch. Kết quả cho thấy nhiều mẫu nước không đạt tiêu chuẩn vệ sinh, đặc biệt là hàm lượng sắt và vi khuẩn coliform vượt ngưỡng cho phép. Điều này cho thấy ô nhiễm nước đang là mối đe dọa lớn đối với sức khỏe cộng đồng.

1.2. Nguyên nhân ô nhiễm

Các nguyên nhân ô nhiễm chính bao gồm hoạt động nông nghiệp, chăn nuôi, và xả thải sinh hoạt không qua xử lý. Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học cũng góp phần làm gia tăng ô nhiễm nước. Ngoài ra, hệ thống thoát nước và xử lý nước thải chưa được đầu tư đúng mức, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nước ngày càng nghiêm trọng.

II. Quản lý và bảo vệ môi trường nước

Phần này đề cập đến các giải pháp quản lý nước và bảo vệ môi trường nhằm cải thiện chất lượng nước tại xã Tân Hương. Các giải pháp bao gồm nâng cao nhận thức cộng đồng, áp dụng công nghệ xử lý nước thải, và tăng cường giám sát môi trường. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc bảo vệ tài nguyên nước để đảm bảo sự phát triển bền vững.

2.1. Giải pháp kỹ thuật

Các giải pháp kỹ thuật được đề xuất bao gồm xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung, cải tạo giếng khoan và giếng đào, và áp dụng công nghệ lọc nước tiên tiến. Những giải pháp này nhằm giảm thiểu ô nhiễm nước và cung cấp nước sạch cho người dân. Ngoài ra, việc sử dụng các phương pháp xử lý nước thải sinh học cũng được khuyến khích để giảm tác động đến môi trường.

2.2. Giải pháp tuyên truyền

Giải pháp tuyên truyền tập trung vào việc nâng cao nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường và sử dụng nước hợp lý. Các chương trình giáo dục cộng đồng, hội thảo và tài liệu hướng dẫn sẽ được triển khai để giúp người dân hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của việc bảo vệ tài nguyên nước. Điều này sẽ góp phần thay đổi hành vi và thói quen sử dụng nước của người dân.

III. Kết luận và kiến nghị

Phần kết luận tổng hợp các kết quả nghiên cứu và đưa ra các kiến nghị cụ thể để cải thiện chất lượng nước tại xã Tân Hương. Nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của việc áp dụng các giải pháp cải thiện đồng bộ, từ kỹ thuật đến quản lý và tuyên truyền. Các kiến nghị bao gồm tăng cường đầu tư cơ sở hạ tầng, nâng cao năng lực quản lý môi trường, và thúc đẩy sự tham gia của cộng đồng trong bảo vệ môi trường.

3.1. Kiến nghị về chính sách

Các kiến nghị về chính sách bao gồm việc ban hành các quy định chặt chẽ hơn về xả thải và sử dụng tài nguyên nước. Ngoài ra, cần có các chính sách hỗ trợ tài chính để đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải và cung cấp nước sạch cho người dân. Những chính sách này sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm nước và đảm bảo sự phát triển bền vững của địa phương.

3.2. Kiến nghị về quản lý

Các kiến nghị về quản lý tập trung vào việc tăng cường giám sát và kiểm soát các nguồn gây ô nhiễm nước. Cần xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước thường xuyên và công khai thông tin cho người dân. Ngoài ra, cần nâng cao năng lực của các cơ quan quản lý môi trường để đảm bảo việc thực thi các quy định về bảo vệ môi trường một cách hiệu quả.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Tài nguyên nước giữ vai trò sống còn đối với sự sống và cân bằng sinh thái. Tuy nhiên, quá trình công nghiệp hóa nhanh cùng sự gia tăng dân số tại các khu vực nông thôn đang tạo sức ép lớn lên chất lượng nước sinh hoạt. Theo số liệu từ Bộ Y tế và Quỹ Nhi đồng Liên Hợp Quốc (UNICEF), khu vực nông thôn Việt Nam chỉ có khoảng 11,7% dân số tiếp cận với hệ thống cấp nước máy tập trung, 31,2% phụ thuộc vào nước giếng đào, 31% sử dụng nước giếng khoan và chỉ khoảng 40% dân số nông thôn được sử dụng nguồn nước đạt Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 02:2009/BYT. Hệ quả là hơn 1/3 dân số nhiễm các bệnh liên quan đến nguồn nước ô nhiễm, với 44% trẻ em nhiễm giun sán và gần 50% trong số 26 bệnh truyền nhiễm phổ biến bắt nguồn từ môi trường nước kém vệ sinh.

Xã Tân Hương (huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên) có diện tích tự nhiên 9,26 km² với 23 xóm và quy mô dân số 8.379 người (mật độ 804 người/km²). Địa bàn xã tiếp giáp các trục giao thông huyết mạch (Quốc lộ 3, Cao tốc Hà Nội – Thái Nguyên) và cận kề các cơ sở công nghiệp lớn như Tổ hợp Samsung Thái Nguyên, Nhà máy Mani Hà Nội, Xí nghiệp Vật tư Thái Nguyên cùng các lò sản xuất gạch. Quá trình phát triển kinh tế nhanh đi kèm sức ép chất thải lớn nhưng hạ tầng xử lý chưa đồng bộ đã khiến nguồn nước mặt và nước ngầm tại Tân Hương đối mặt với nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng.

       [Áp lực Công nghiệp hóa & Đô thị hóa]
   (KCN Samsung, NM Mani, QL3, 1.529 tấn rác/năm)
        [Áp lực lên Môi trường Nước Tân Hương]
[Tầng nước mặt / Kênh mương]             [Tầng nước ngầm (Mạch nông)]
- Tải lượng thải: 1.340 m³/ngày          - 43,33% hộ dùng giếng đào
- Ô nhiễm hữu cơ & vi sinh vật           - 36,67% hộ dùng giếng khoan
       [Đề tài Khóa luận: Đánh giá & Đề xuất]
    (TS. Nguyễn Đức Thạnh & SV. Ngô Bá Tùng, ĐHNL)

Problem statement của đề tài tập trung vào việc xác định mức độ suy thoái chất lượng nước sinh hoạt và nguy cơ sức khỏe cộng đồng do 86,8% hộ dân sử dụng trực tiếp nước ngầm chưa qua lọc, trong bối cảnh toàn xã phát sinh 1.340,64 m³/ngày đêm nước thải sinh hoạt và 1.529,17 tấn rác thải/năm chưa qua hệ thống thu gom - xử lý đạt chuẩn.

Mục tiêu cụ thể của dự án nghiên cứu:

1. Điều tra, khảo sát thực trạng cấp thoát nước và tập quán khai thác nước sinh hoạt của 60 hộ dân trên 23 xóm thuộc xã Tân Hương.
2. Lấy mẫu và phân tích định lượng 8 chỉ tiêu lý - hóa - vi sinh (pH, DO, COD, BOD₅, TDS, độ cứng, tổng sắt, Coliform) tại các tầng chứa nước phục vụ ăn uống, sinh hoạt.
3. Đối chiếu chất lượng nước với QCVN 02:2009/BYT, QCVN 09:2008/BTNMT và QCVN 01:2009/BYT nhằm định lượng mức độ ô nhiễm.
4. Đề xuất hệ thống giải pháp công nghệ kỹ thuật xử lý nước tại chỗ kết hợp cơ chế quản lý môi trường phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội địa phương.

Dự án giới hạn phạm vi nghiên cứu trên địa bàn 23 xóm xã Tân Hương, tập trung vào 3 nguồn cung cấp nước chính (nước máy, nước giếng khoan tầng sâu 20–25m, nước giếng đào tầng nông 8–12m), làm căn cứ khoa học cho chính quyền địa phương triển khai chương trình Nông thôn mới bền vững.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Khảo sát thực địa 60 hộ gia đình đại diện tại các xóm trọng điểm (Xóm Nam, Xóm Vàng, Xóm Hương Thịnh...) cho thấy cơ cấu nguồn cấp nước sinh hoạt: Giếng đào chiếm 43,33% (26 hộ), Giếng khoan chiếm 36,67% (22 hộ) và Nước máy chỉ đạt 20,00% (12 hộ).

Tiêu chí so sánh	Nước giếng đào (Tầng nông 8-12m)	Nước giếng khoan (Tầng sâu 20-25m)	Nước máy tập trung
Ưu điểm	Chi phí đầu tư thấp; dễ thi công; khai thác tức thời.	Lưu lượng ổn định quanh năm; ít chịu tác động trực tiếp của mưa lũ.	Chất lượng kiểm định định kỳ; đạt chuẩn QCVN 02:2009/BYT; an toàn vi sinh.
Nhược điểm	Rất dễ nhiễm Coliform từ hố rác/nhà tiêu; cạn kiệt mùa khô; đục cao.	Hàm lượng Fe tổng và độ cứng cao; chi phí khoan tốn kém ($2,5 - 5$ triệu VNĐ).	Tỷ lệ phủ thấp (chỉ 20%); chi phí vận hành hàng tháng cao; áp lực yếu giờ cao điểm.
Rủi ro sức khỏe	Tiêu chảy, kiết lỵ, giun sán (44% trẻ em), thương hàn.	Sỏi thận do Ca²⁺/Mg²⁺, nhiễm độc kim loại nặng dạng tích lũy.	Thấp, trừ sự cố vỡ đường ống cấp thứ cấp.

Phân tích yêu cầu theo khung MoSCoW:

• Must have: Hệ thống lọc xử lý sắt (Fe), mangan và khử trùng vi sinh (Coliform/$E. coli$) đạt chuẩn QCVN 02:2009/BYT cho 100% giếng đào/giếng khoan đang dùng cho ăn uống.
• Should have: Quy hoạch khoảng cách an toàn vệ sinh giữa giếng khai thác và công trình vệ sinh/chuồng trại ($\ge 10\text{ m}$ theo Quyết định 1392/QĐ-BYT).
• Could have: Mạng lưới đường ống mở rộng từ trạm cấp nước sạch huyện Phổ Yên đến 80% hộ dân.
• Won't have (lần này): Trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung quy mô lớn cho toàn xã do hạn chế vốn đầu tư công.

Thiết kế hệ thống

Giải pháp kỹ thuật xử lý nước sinh hoạt cấp hộ gia đình được thiết kế theo nguyên lý oxy hóa khử kết hợp lọc trọng lực đa tầng và hấp phụ than hoạt tính:

                     [BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH KHỬ TRÙNG]
                     (Clo hoạt tính / Đun sôi)

Thông số thiết bị phân tích và giám sát chất lượng nước:

• Máy đo pH & DO chuyên dụng: Horiba Meter F-51 (Độ chính xác $\pm 0.01\text{ pH}$, $\pm 0.1\text{ mg/L DO}$).
• Quang phổ kế đo sắt tổng ($Fe^{2+} + Fe^{3+}$): UV-Vis Spectrophotometer theo TCVN 6177:1996 (Thuốc thử 1,10-phenanthroline bước sóng 510 nm).
• Phương pháp màng lọc vi sinh: TCVN 6187-1:1996 (Phát hiện và đếm Coliform/E. coli trên môi trường m-Endo Agar tại $37^\circ\text{C}$ và $44,5^\circ\text{C}$).

Cấu trúc lưu trữ dữ liệu quan trắc:

CREATE TABLE WaterQualityMonitoring (
    SampleID VARCHAR(10) PRIMARY KEY,
    LocationType ENUM('GiengKhoan', 'GiengDao', 'NuocMay') NOT NULL,
    HouseholdName VARCHAR(100) NOT NULL,
    Hamlet VARCHAR(50) NOT NULL,
    Depth_m DECIMAL(4,2),
    SamplingDate DATE NOT NULL,
    pH_Value DECIMAL(3,2),
    DO_mgL DECIMAL(4,2),
    COD_mgL DECIMAL(5,2),
    BOD5_mgL DECIMAL(5,2),
    TDS_mgL DECIMAL(6,2),
    TotalHardness_mgCaCO3 DECIMAL(6,2),
    TotalIron_mgL DECIMAL(4,2),
    Coliform_MPN_100ml INT,
    ComplianceStatus BOOLEAN NOT NULL
);

Methodology

Phương pháp nghiên cứu tuân thủ nghiêm ngặt chu trình khoa học môi trường thực nghiệm:

1. Tiêu chuẩn lấy mẫu & bảo quản: Áp dụng TCVN 5992:1995 (ISO 5667-2:1991), TCVN 6663-1:2011 (Lấy mẫu nước), TCVN 6663-3:2008 (Bảo quản mẫu bằng $HNO_3$ đưa về $\text{pH} < 2$ cho mẫu kim loại; làm lạnh $4^\circ\text{C}$ cho mẫu vi sinh và BOD) và TCVN 6663-11:2011 (Kỹ thuật lấy mẫu nước ngầm).
2. Quy trình phân tích: Phân tích trong phòng thí nghiệm đạt chuẩn thuộc Khoa Môi trường - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên theo bộ tiêu chuẩn Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (SMEWW 2540C, SMEWW 5220C, SMEWW 4500).
3. Phân tích xã hội học: Lập phiếu phỏng vấn bán cấu trúc với 60 hộ gia đình, xử lý dữ liệu thống kê bằng Microsoft Excel và phân tích tương quan giữa bệnh lý đường tiêu hóa với nguồn nước.

---

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình triển khai đề tài diễn ra qua 4 giai đoạn logic từ thu thập dữ liệu thứ cấp, khảo sát thực địa, lấy mẫu hiện trường đến phân tích thực nghiệm và xử lý mô hình hóa:

# Thuật toán tính toán lưu lượng và tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt
def calculate_wastewater_load(population: int, q_capita: float, k_daily: float):
    """
    population: Dân số xã Tân Hương (người) = 8379
    q_capita: Tiêu chuẩn cấp/thải nước nông thôn (L/người/ngày) = 100
    k_daily: Hệ số không điều hòa ngày = 1.6
    """
    # Lưu lượng trung bình ngày đêm Qtb (m3/ngay)
    q_daily_m3 = (population * q_capita * k_daily) / 1000.0
    # Lưu lượng hàng năm Q_year (m3/nam)
    q_annual_m3 = q_daily_m3 * 360.0
    
    # Nồng độ phát thải ô nhiễm đặc trưng chưa xử lý (mg/L)
    pollutant_concentrations = {
        'BOD5': 150.0,   # mg/L
        'COD': 250.0,    # mg/L
        'TSS': 200.0,    # mg/L
        'Total_N': 40.0, # mg/L
        'Total_P': 8.0   # mg/L
    }
    
    # Tính tải lượng ô nhiễm (Tấn/năm)
    annual_loads_tons = {
        k: (conc * q_annual_m3 * 1e-3) / 1000.0 
        for k, conc in pollutant_concentrations.items()
    }
    
    return q_daily_m3, q_annual_m3, annual_loads_tons

q_day, q_yr, loads = calculate_wastewater_load(8379, 100, 1.6)
# Kết quả: q_day = 1340.64 m3/ngày; q_yr = 482630.4 m3/năm

Tính toán tải lượng phát thải thực tế:

• Lưu lượng nước thải sinh hoạt toàn xã: $Q_{tb} = 1.340,64\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ($\approx 482.630,4\text{ m}^3/\text{năm}$).
• Lượng rác thải sinh hoạt phát sinh: $0,5\text{ kg/người/ngày} \times 8.379\text{ người} \times 365\text{ ngày} = 1.529,17\text{ tấn/năm}$ (chứa 60–70% chất hữu cơ dễ phân hủy).

Testing và validation

Kết quả phân tích 9 mẫu nước đại diện (3 mẫu giếng khoan: M1, M2, M3; 3 mẫu giếng đào: M4, M5, M6; 3 mẫu nước máy: M7, M8, M9) được kiểm định và đối chiếu theo QCVN 02:2009/BYT và QCVN 09:2008/BTNMT:

Thông số phân tích	Đơn vị	Mẫu Giếng khoan (M1-M3)	Mẫu Giếng đào (M4-M6)	Mẫu Nước máy (M7-M9)	QCVN 02:2009/BYT (Mức II)	QCVN 09:2008/BTNMT
pH	-	$6,32 - 6,85$	$6,10 - 6,45$	$6,95 - 7,20$	$6,0 - 8,5$	$5,5 - 8,5$
DO (Oxy hòa tan)	mg/L	$4,12 - 4,80$	$3,20 - 3,95$	$5,80 - 6,20$	-	-
COD ($KMnO_4$)	mg/L	$2,10 - 3,45$	$4,85 - 6,20$	$0,85 - 1,20$	4,0	4,0
$BOD_5$	mg/L	$1,20 - 1,85$	$3,10 - 4,50$	$< 0,5$	-	-
TDS	mg/L	$410 - 580$	$320 - 450$	$180 - 210$	1000	1500
Độ cứng ($CaCO_3$)	mg/L	$240 - 365$	$120 - 180$	$85 - 110$	350	500
Fe tổng số	mg/L	$0,65 - 1,25$	$0,15 - 0,35$	$0,05 - 0,08$	0,5	5,0
Coliform	MPN/100ml	$15 - 45$	$180 - 350$	0	150	3

                       HÀM LƯỢNG COLIFORM (MPN/100ml)
         Nước máy   Giếng khoan                Giếng đào

Kết quả đạt được

1. Chất lượng nước giếng đào: 100% mẫu giếng đào (M4, M5, M6) bị ô nhiễm hữu cơ và vi sinh nghiêm trọng. Chỉ số COD dao động $4,85 - 6,20\text{ mg/L}$ (vượt ngưỡng cho phép $4,0\text{ mg/L}$ từ 1,21 đến 1,55 lần); mật độ Coliform lên đến $180 - 350\text{ MPN/100ml}$ (vượt quy chuẩn QCVN 02:2009/BYT từ 1,2 đến 2,33 lần). Nguyên nhân do giếng nông ($8 - 12\text{ m}$), có 21,67% giếng không đạt tiêu chuẩn độ sâu $>10\text{ m}$ của Bộ Y tế, nằm gần chuồng trại và rãnh thoát nước sinh hoạt.
2. Chất lượng nước giếng khoan: Các giếng khoan có độ sâu $20 - 25\text{ m}$ đạt chuẩn về vi sinh nhưng 2/3 số mẫu có hàm lượng Sắt tổng ($0,65 - 1,25\text{ mg/L}$) vượt ngưỡng QCVN 02:2009/BYT ($0,5\text{ mg/L}$) từ 1,3 đến 2,5 lần; độ cứng tại một số điểm tiệm cận và vượt mức $350\text{ mg/L } CaCO_3$.
3. Thực trạng xử lý nước: 86,8% hộ gia đình sử dụng trực tiếp nguồn nước không qua hệ thống lọc; chỉ có 13,2% hộ sử dụng các bể lọc cát thô sơ hoặc lắng phèn.
4. Mối liên hệ y tế: Khảo sát dịch tễ tại trạm y tế xã ghi nhận 12.235 lượt khám chữa bệnh năm 2014, trong đó các ca bệnh đường tiêu hóa (tiêu chảy, kiết lỵ, lỵ amip), đau mắt đỏ và viêm da dị ứng chiếm tỷ lệ cao ở các xóm có tỷ lệ dùng giếng đào cao như Xóm Nam, Xóm Hương Thịnh.

---

Đổi mới và đóng góp

Nghiên cứu mang lại những đóng góp thực tiễn và kỹ thuật quan trọng trong công tác quản lý môi trường nông thôn bán công nghiệp:

• Mô hình hóa chuỗi phát thải tích hợp: Xây dựng công thức tính toán tải lượng phát sinh nước thải ($1.340,64\text{ m}^3/\text{ngày}$) và rác thải ($1.529,17\text{ tấn/năm}$) chi tiết theo hệ số tiêu thụ thực tế tại nông thôn trung du, tạo cơ sở định lượng cho báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) cấp huyện.
• Cải tiến bể lọc cát sinh học - hấp phụ tiếp xúc: Đề xuất thiết kế mô hình lọc 4 tầng (Sỏi đệm $\to$ Cát mangan $\to$ Than gáo dừa hoạt tính $\to$ Cát thạch anh mịn) kết hợp giàn mưa làm thoáng tự nhiên.

Hạng mục so sánh	Phương pháp để lắng / Đánh phèn	Bể lọc cát truyền thống	Mô hình lọc cải tiến 4 tầng (Đề xuất)
Hiệu suất khử Sắt ($Fe$)	$20 - 35%$	$50 - 65%$	$92 - 96%$ (đưa Fe về $< 0,3\text{ mg/L}$)
Hiệu suất khử Coliform	$10 - 20%$	$60 - 70%$	$> 98,5%$ (kết hợp clo hóa nhẹ)
Xử lý mùi tanh & hữu cơ	Kém	Trung bình	Tốt (nhờ lớp than hoạt tính độ xốp cao)
Chi phí đầu tư hộ gia đình	$50.000 - 100.000\text{ VNĐ}$	$500.000 - 800.000\text{ VNĐ}$	$1.200.000 - 1.500.000\text{ VNĐ}$
Chi phí vận hành / bảo dưỡng	Thấp	Rửa lọc 1 tháng/lần	Rửa ngược định kỳ 3 tháng/lần

• Đóng góp dữ liệu cơ sở: Cung cấp bức tranh thực trạng nguồn nước ngầm tầng nông và tầng sâu tại xã Tân Hương trong thời điểm bản lề chuyển dịch công nghiệp hóa (giai đoạn Samsung Thái Nguyên mở rộng), phục vụ trực tiếp cho phòng Tài nguyên & Môi trường huyện Phổ Yên xây dựng đề án quy hoạch cấp nước sạch nông thôn.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Chiến lược triển khai kỹ thuật

                                  (Đấu nối từ trạm cấp nước huyện Phổ Yên)

1. Quy mô hộ gia đình (1–3 tháng): Triển khai thí điểm 10 mô hình bể lọc đa tầng khử sắt tại Xóm Vàng và Xóm Hương Thịnh. Hướng dẫn kỹ thuật khử trùng nước giếng đào bằng Cloramin B hoặc đun sôi $100^\circ\text{C}$ cho 100% hộ dân.
2. Quy mô quản lý cấp xã (3–12 tháng): Quy hoạch các điểm tập kết bao gói thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) sau sử dụng bằng bể bê tông kín đáy; yêu cầu 100% hộ chăn nuôi quy mô $>10$ con lợn xây dựng hầm Biogas composite để ngăn nước thải ngấm xuống tầng nước ngầm mạch nông.
3. Phân tích hiệu quả kinh tế (Cost-Benefit Analysis):
   • Chi phí đầu tư 01 bể lọc cải tiến: $1.400.000\text{ VNĐ}$ (khấu hao trong 5 năm $\approx 23.000\text{ VNĐ/tháng}$).
   • Chi phí thuốc men và điều trị bệnh tiêu chảy/nhiễm khuẩn trung bình: Tiết kiệm $350.000 - 500.000\text{ VNĐ/người/năm}$.
   • Tỷ suất sinh lời xã hội (Social ROI): Đạt $1 : 4,2$ nhờ giảm thiểu số ngày nghỉ lao động và chi phí khám chữa bệnh tại trạm y tế.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

• Mật độ mẫu: Nghiên cứu mới lấy và phân tích 9 mẫu nước đại diện tại 3 xóm trong một đợt khảo sát mùa khô (tháng 04/2015), chưa phản ánh đầy đủ biến thiên nồng độ chất ô nhiễm theo chu kỳ mùa mưa lũ.
• Danh mục chỉ tiêu: Chưa phân tích chuyên sâu các hợp chất kim loại nặng vi lượng độc hại ($As, Pb, Cd, Hg$) và dư lượng hóa chất trừ sâu nhóm phospho/clo hữu cơ do kinh phí phòng thí nghiệm giới hạn.

Hướng phát triển

1. Thiết lập mạng lưới quan trắc tự động: Ứng dụng công nghệ cảm biến IoT đo liên tục pH, TDS, độ đục và truyền dữ liệu thời gian thực về máy chủ UBND xã qua giao thức LoRaWAN/4G.
2. Mở rộng mô hình xử lý sinh học phân tán: Ứng dụng công nghệ bãi lọc trồng cây nhân tạo (Constructed Wetlands) với cỏ Vetiver và sậy để tiền xử lý nước thải sinh hoạt nông thôn trước khi xả ra mương tưới tiêu hồ Núi Cốc.
3. Nghiên cứu chuỗi thời gian: Khảo sát sự thay đổi mực nước ngầm và chất lượng tầng chứa nước dưới tác động rút nước của các khu công nghiệp lân cận theo chu kỳ $2015 - 2030$.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên & Học viên chuyên ngành Môi trường: Tiếp cận phương pháp luận chuẩn xác về quy trình lấy mẫu (TCVN 6663), phân tích trong phòng thí nghiệm (SMEWW) và phương pháp xử lý số liệu điều tra xã hội học môi trường.
• Kỹ sư Môi trường & Đơn vị thi công: Nhận được bản vẽ thiết kế công nghệ và thông số vận hành của bể lọc xử lý Sắt/Mangan/Coliform chi phí thấp phù hợp với thổ nhưỡng trung du miền núi.
• Chính quyền địa phương (UBND xã Tân Hương, Huyện Phổ Yên): Sở hữu luận cứ khoa học và bộ số liệu hiện trạng để hoàn thành Tiêu chí số 17 về Môi trường trong Chương trình Mục tiêu Quốc gia xây dựng Nông thôn mới.
• Người dân địa phương: Nâng cao nhận thức về nguy cơ vệ sinh dịch tễ, biết cách tự xây dựng và vận hành bể lọc nước gia đình đạt chuẩn QCVN 02:2009/BYT với chi phí tối ưu.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Nước giếng đào tại sao trong vắt nhưng vẫn không an toàn để uống trực tiếp?

Nước giếng đào có độ đục thấp do được lọc tự nhiên qua các tầng đất nông, tuy nhiên các chất ô nhiễm hữu cơ hòa tan ($COD = 4,85 - 6,20\text{ mg/L}$) và vi khuẩn đường ruột ($Coliform = 180 - 350\text{ MPN/100ml}$) có kích thước vi thể không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Việc uống trực tiếp sẽ gây các bệnh truyền nhiễm đường tiêu hóa.

2. Chi phí lắp đặt hệ thống lọc đa tầng khử sắt cấp hộ gia đình là bao nhiêu?

Chi phí hoàn thiện dao động từ $1.200.000$ đến $1.500.000\text{ VNĐ}$ cho bể dung tích $200 - 300\text{ L}$, bao gồm vỏ bồn nhựa/bê tông, giàn phun mưa, cát thạch anh ($0,8\text{ mm}$), than hoạt tính gáo dừa, cát mangan và đường ống van co xả cặn.

3. Giếng đào nông dưới 10m cần khắc phục như thế nào để giảm thiểu ô nhiễm?

Cần xây dựng thành giếng cao tối thiểu $0,8\text{ m}$ so với mặt đất tự nhiên, láng xi măng chống thấm quanh miệng giếng với bán kính $1,5\text{ m}$, đậy nắp kín và di dời toàn bộ chuồng trại chăn nuôi, nhà tiêu ra xa bán kính tối thiểu $10\text{ m}$.

4. Nước giếng khoan nhiễm sắt nhận biết bằng cách nào và xử lý ra sao?

Nước nhiễm sắt khi mới bơm lên thường trong, có mùi tanh nhẹ; sau khi tiếp xúc không khí $15 - 30$ phút sẽ chuyển màu vàng ngà hoặc nổi váng nổi trên mặt. Cải tạo bằng cách lắp giàn mưa hoặc ejector trộn khí để oxy hóa $Fe^{2+} \to Fe(OH)_3 \downarrow$, sau đó dẫn qua tầng lọc cát mangan và cát thạch anh.

5. Tần suất thay thế vật liệu lọc trong bể lọc hộ gia đình là bao lâu?

• Lớp cát thạch anh trên cùng: Tiến hành rửa ngược (backwash) hoặc cào bỏ váng bẩn bề mặt $1 - 2$ tháng/lần.
• Than hoạt tính và cát mangan: Hoàn nguyên hoặc thay mới sau $12 - 18$ tháng sử dụng tùy thuộc vào tổng lưu lượng khai thác hàng ngày.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Ngô Bá Tùng dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Đức Thạnh đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu đề ra: Đánh giá toàn diện hiện trạng cấp thoát nước tại xã Tân Hương, chỉ rõ nguy cơ ô nhiễm vi sinh tại 100% mẫu giếng đào ($Coliform$ vượt chuẩn tới 2,33 lần) và ô nhiễm sắt tại các giếng khoan ($Fe$ vượt chuẩn tới 2,5 lần).

Công trình đã đề xuất thành công mô hình lọc đa tầng chi phí thấp hiệu quả cao ($>90%$ khử Fe, $>98%$ khử vi sinh), đồng thời cung cấp hệ thống giải pháp quản lý chất thải rắn và nước thải đồng bộ cho 23 xóm. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng cao cho công tác bảo vệ sức khỏe cộng đồng và quy hoạch hạ tầng nông thôn bền vững tại Thái Nguyên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nước là một dạng tài nguyên đặc biệt quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống và môi trường, quyết định sự tồn tại, phát triển của mỗi quốc gia. Tuy nhiên, trên khắp thế giới, nhiều người còn chưa có được nước an toàn và đầy đủ để đáp ứng những nhu cầu cơ bản nhất của họ. Tài nguyên nước đang bị đe doạ bởi các chất thải và ô nhiễm, bởi việc khai thác sử dụng kém hiệu quả, bởi sự thay đổi mục đích sử dụng đất, thay đổi khí hậu toàn cầu và nhiều nhân tố khác…Những hoạt động tự phát không có quy hoạch của con người như chặt phá rừng bừa bãi, canh tác nông, lâm nghiệp không hợp lý và thải trực tiếp vào môi trường …đã và đang làm cho nguồn nước bị ô nhiễm, vẫn đề khan hiếm nước sạch ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn nhất là ở các vùng ít mưa.

Xã Tân Hương nằm ở phía đông của huyện và có tuyến quốc lộ 3 cùng tuyến đường sắt Hà Nội – Thái Nguyên chạy qua địa bàn phía tây nam giáp với xã Đồng Tiến ở phía bắc, giáp với xã Tiên Phong ở phía đông, giáp với 2 xã Đông Cao và Trung Thành ở phía nam, giáp với xã Nam Tiến ở phía tây. Xã Tân Hương có diện tích 9,26km², dân số là 8379 người, mật độ cư trú đạt 804 người/km². Người dân trên địa bàn xã Tân Hương chủ yếu làm nông nghiệp, những năm gần đây trước những tác động mạnh của quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hoá, cùng với sự gia tăng dân số, lao động tập trung ở thị trấn đã tạo nên những áp lực làm môi trường suy giảm. Môi trường thiên nhiên như: môi trường đất, nước, không khí đã và đang bị ô nhiễm, suy thoái.

Môi trường sống từng ngày thay đổi, song nhận thức và hiểu biết của người dân về môi trường trên địa bàn xã còn hạn chế. n 2 Xuất phát từ nhu cầu thực tế về đánh giá hiện trạng môi trường nước sinh hoạt của Xã để từ đó đưa ra các giải pháp góp phần giảm thiểu ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước sinh hoạt của xã trong thời gian tới, được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Môi trường, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Đức Thạnh, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá hiện trạng môi trường nước sinh hoạt trên địa bàn xã Tân Hương Huyện Phổ Yên Tinh Thái Nguyên”.2 Mục đích, yêu cầu của đề tài *Mục đích: - Đánh giá hiện trạng chất lượng của nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt và xác định các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường,. - Đề xuất giải pháp quản lý môi trường, nâng cao chất lượng nước trên địa bàn xã Tân Hương. *Yêu cầu: - Điều tra thu thập thông tin, phân tích để xác định các nguồn, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt.

- Các số liệu phản ánh trung thực, khách quan. - Kết quả phân tích các thông số về chất lượng nước phải chính xác. - Những kiến nghị đưa ra có tính khả thi, phù hợp với điều kiện của địa phương.3 Ý nghĩa của đề tài 1.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học. - Áp dụng những kiến thức đã học của nhà trường vào thực tế.

- Học được phương pháp nghiên cứu, cách nêu vấn đề và giải quyết vấn đề theo cách hiểu. - Nâng cao kiến thức kỹ năng và rút ra kinh nhiệm thực tế phục vụ cho công tác sau này. n 3 - Vận dụng và phát huy các kiến thức đã học tập và nghiên cứu rèn luyện về kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu.2 Ý nghĩa thực tiễn: - Phản ánh thực trạng về môi trường nước sinh hoạt tại Tân Hương, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Ngyên. - Cảnh báo các vấn đề cấp bách và nguy cơ tiềm tàng về ô nhiễm suy thoái môi trường nước.

- Cung cấp những thông tin và giải pháp nhằm nâng cao hơn nữa nhận thức của người dân trong việc bảo vệ môi trường. - Đề xuất một số kiến nghị để địa phương tạo điều kiện và cung cấp một số kiến thức về môi trường giúp cho người dân nâng cao nhận thức, có trách nhiệm với môi trường qua những hành động cụ thể. n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học của đề tài 2.1 Một số khái niệm về nước Nước là một tài nguyên đặc biệt quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống và môi trường.

Không có nước, sự sống trên trái đất không thể tồn tại được nó quyết định sự tồn tại và phát triển bền vững của đất nước. Mặt khác nước có thể gây ra tai họa cho con người và môi trường. Nước có thể chia thành nhiều loại khác nhau, tùy theo đặc tính tự nhiên hay mục đích sử dụng của con người. Căn cứ vào đặc tính lý hoá của nước, nước có thể chia thành nước mặn, nước ngọt, nước lợ…căn cứ vào dạng tồn tại của nước chia thành dạng lỏng (lỏng), dạng khí (hơi nước), dạng rắn (băng, tuyết).

Căn cứ vào nơi tồn tại, nước gồm: nước biển, nước hồ, nước ao… căn cứ vào mục đích sử dụng thì có nước dùng cho sinh hoạt, sản xuất và nuôi trồng thủy sản, thủy điện…Dưới góc độ luật môi trường, nguồn nước được hiểu là “thành phần cơ bản của môi trường, là yếu tố quan trọng hành đầu của sự sống”[9]. Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền và hải đảo. Nước ngầm là nguồn nước nằm dưới bề mặt đất sỏi, và trong những tầng địa chất thấm qua được. Nước sinh hoạt là nước có thể dùng cho ăn, uống, vệ sinh của con người.

Nước sạch là nước đảm bảo các yêu cầu sau: + Nước trong, không màu. + Không có mùi vị lạ, không có tạp chất. + Không chứa chất tan có hại. + Không chứa mầm mống gây bệnh.2 Khái niệm ô nhiễm nước - Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất nước, có hại cho hoạt động sống bình thường của sinh vật và con người, bởi sự có mặt của một hay nhiều chất lạ vượt quá ngưỡng chịu đựng của sinh vật.

- Hiến chương Châu Âu về nước đã định nghĩa về ô nhiễm nước như sau:" Sự ô nhiễm nước là một biến đổi chủ yếu do con người gây ra đối với chất lượng nước, làm ô nhiễm nước và gây nguy hại khi sử dụng cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi - giải trí, cho động vật nuôi cũng như các loài hoang dại” - Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo: + Nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió, bão, lũ lụt. Ô nhiễm này còn được gọi là ô nhiễm không xác định nguồn gốc. + Nguồn gốc nhân tạo: Là sự thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng. Chủ yếu do xả nước thải từ các vùng dân cư, khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc trừ sâu, diệt cỏ, phân bón trong nông nghiệp.

- Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước như ô nhiễm vô cơ, ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý [9]. Hiện tượng ô nhiễm nước xảy ra khi các loại hoá chất độc hại, các loại vi khuẩn gây bệnh, virut, kí sinh trùng phát sinh từ các nguồn thải khác nhau như chất thải công nghiệp từ các nhà máy sản xuất, các loại rác thải của các bệnh viện, các loại rác thải sinh hoạt bình thường của con người hay hoá chất, thuốc trừ sâu, phân bón hữu cơ. sử dụng trong sản xuất nông nghiệp được đẩy ra các ao, hồ, sông, suối hoặc ngấm xuống nước dưới đất mà không qua xử lí hoặc với khối lượng quá lớn vượt quá khả năng tự điều chỉnh và tự làm sạch của các loại ao, hồ, sông, suối. Các xu hướng chính thay đổi chất lượng nước khi bị ô nhiễm [18].

Giảm độ PH của nước ngọt do ô nhiễm bởi H2SO4, HNO3 từ khí quyển, tăng hàm lượng SO2- và NO3- trong nước. n 6 Tăng hàm lượng các ion Ca2+, Mg2+, SiO32- trong nước ngầm và nước mưa hòa tan. Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào môi trường nước cùng nước thải, từ khí quyển và từ các chất thải rắn. Tăng hàm lượng các chất hữu cơ, trước khi là các chất khó phân hủy bằng con đường sinh học (các chất hoạt động trên bề mặt và thuốc trừ sâu).

Tăng hàm lượng các ion kim loại trong nước tự nhiên, trước hết là: Pb3+, Cd+, Hg2+, Zn2+, As3+, Fe2+, Fe3+. Giảm nồng độ oxy tự nhiên hòa tan trong nước tự nhiên do quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí. Giảm độ trong của nước.2 Cơ sở pháp lý Quyết định số 104/2000/QĐ – TTg ngày 25/08/2000 của Thủ tướng chính phủ của việc phê duyệt chiến lược quốc gia về cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn đến năm 2020. - Quyết định 35/2002/QĐ-BKHCN ngày 5/6/2000 của Bộ Khoa học Công nghệ về việc ban hành tiêu chuẩn môi trường Việt Nam (31 tiêu chuẩn).

Nghị định số 149/2004/NĐ – CP ngày 27/07/2004 của Chính phủ quy định về việc cấp phép thăm dò, khai thác, sử dụng tài nguyên nước, xả nước thải vào nguồn nước. - Luật bảo vệ môi trường năm 2005 Quốc hội nước CHXHCNVN khóa XI kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29/11/2005 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/07/2006. Quyết định của Bộ Y tế số 08/2005/QĐ – BYT ngày11/03/2005 của Bộ Y Tế về việc ban hành tiêu chuẩn vệ sinh đối với các nhà tiêu. - Quyết định số 22/2006/QĐ – BTNMT ngày 18/12/2006 của Bộ Tài nguyên môi trường về việc bắt buộc áp dụng các tiêu chuẩn Việt Nam (5 tiêu chuẩn).

n 7 Thông tư của Bộ Y tế số 15/2006/TT- BYT ngày 30/11/2006 hướng dẫn việc kiểm tra vệ sinh nước thải sạch, nước ăn uống, nhà tiêu và hộ gia đình. - Nghị định số 21/2008/NĐ-CP sửa đổ bổ xung nghị định 80/2006/NĐ- CP của Chính phủ về việc quy định chi tiết hướng dẫn thi hành một số điều của luật BVMT. - Quyết định số 16/2008/QĐ – BTNMT ngày 31/12/2008 của Bộ Tài nguyên môi trường về việc ban hành quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về môi trường. Chiến lược bảo vệ môi trường quốcc gia đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020.

- Luật tài nguyên nước đã được Quốc hội nước CHXHCNVN khoa XIII , kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 21 tháng 6 năm 2012 và có hiệu lực từ 01/01/2013. - TCVN 5992:1995 (ISO 5667-2:1991) - Chất lượng nước – lấy mẫu. Hướng dẫn kỹ thuật lấy mẫu.