ĐẶT VẤN ĐỀ Nƣớc là tài nguyên có thể tái tạo, nhƣng sử dụng phải cân bằng với nguồn dự trữ và tái tạo, để tồn tại và phát triển sự sống lâu bền. Mặc dù lƣợng nƣớc chiếm 97% bề mặt Trái Đất nhƣng chỉ có 3% là dùng đƣợc cho các hoạt động sinh hoạt, đời sống và sản xuất. Với trữ lƣợng có hạn đó, nƣớc có vai trò không thể thiếu trong đời sống con ngƣời, động - thực vật và tất cả các sinh vật khác trên Trái Đất. Tuy nhiên, với tốc độ đô thị hóa nhƣ hiện nay cộng thêm sự phát triển vũ bão của các ngành công nghiệp, tài nguyên nƣớc đã và đang bị ô nhiễm, suy giảm về chất lƣợng.
Việc môi trƣờng nƣớc ngày càng bị ô nhiễm dẫn đến tình trạng khan hiếm nƣớc ngọt, điều này đang gây ra hậu quả nghiêm trọng cho hệ sinh thái, môi trƣờng, sinh vật cũng nhƣ con ngƣời. Theo đánh giá của tổ chức y tế thế giới (WHO) năm 1985 tại các nƣớc châu Á: 60% số ngƣời bị nhiễm trùng và 40% các trƣờng hợp bị tử vong là do các căn bệnh truyền qua nƣớc. Năm 1990, UNICEF cũng đã chỉ rõ, hàng năm tại các nƣớc đang phát triển có khoảng 14 triệu trẻ em dƣới 5 tuổi bị chết, hơn 3 triệu trẻ em bị tàn tật nặng là hậu quả của nhiễm bẩn nƣớc, vệ sinh kém và ô nhiễm môi trƣờng. Vì vậy, việc nghiên cứu nhằm quản lý và sử dụng bền vững nguồn nƣớc sạch là rất cần thiết để duy trì nguồn tài nguyên này cho thế hệ hiện tại và tƣơng lai [8].
Thôn Việt Yên, xã Đông Yên, huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội là một vùng nông thôn điển hình với các hoạt động nông nghiệp, chăn nuôi là chủ yếu. Hiện nay đời sống ngƣời dân ngày càng đƣợc nâng cao, nhu cầu sử dụng nƣớc tăng và ảnh hƣởng của các hoạt động trồng trọt, chăn nuôi đến nguồn nƣớc ngày càng lớn. Qua điều tra và khảo sát cho thấy, nguồn nƣớc cung cấp cho các hoạt động sinh hoạt ở đây chủ yếu là nƣớc ngầm và hoạt động khai thác nƣớc hoàn toàn mang tính tự phát. Cho đến nay chƣa có nghiên cứu cụ thể và đầy đủ nào về hiện trạng sử dụng nƣớc và chất lƣợng nƣớc tại khu vực này.
Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mô hình xử lý nước sinh hoạt tại thôn Việt Yên, xã Đông Yên huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội” đƣợc thực hiện để góp phần nâng cao chất lƣợng nguồn nƣớc sinh hoạt tại địa phƣơng. 1 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về nƣớc sinh hoạt Khái niệm về nước sinh hoạt Nƣớc sinh hoạt là nƣớc sạch hoặc nƣớc có thể dùng cho ăn, uống, vệ sinh của con ngƣời [14]. Nguồn nước cấp cho sinh hoạt Hiện nay, hầu hết các vùng nông thôn thƣờng dùng nguồn nƣớc ngầm đƣợc khai thác qua 2 hình thức trực tiếp là giếng khoan, giếng đào để phục vụ các hoạt động sinh hoạt hàng ngày.
Đặc điểm của nước ngầm: Nƣớc ngầm là một dạng nƣớc dƣới mặt đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời nhƣ cát, sạn, cát bột kết, trong các khe nứt, hang karxtơ dƣới bề mặt Trái đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con ngƣời. Theo độ sâu phân bố, có thể chia nƣớc ngầm thành: Nƣớc ngầm tầng mặt và nƣớc ngầm tầng sâu. Đặc điểm chung của nƣớc ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nƣớc ngầm tầng mặt thƣờng không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt.
Do vậy, thành phần và mực nƣớc biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nƣớc mặt. Loại nƣớc ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm. Nƣớc ngầm tầng sâu thƣờng nằm trong lớp đất đá xốp đƣợc ngăn cách bên trên và phía dƣới bởi các lớp không thấm nƣớc. Nguồn nƣớc ngầm là nguồn nƣớc có vai trò quan trọng trong cuộc sống của con ngƣời, là nguồn cung cấp nƣớc chính cho sinh hoạt của cả cộng đồng bởi các nguồn nƣớc mặt thƣờng biến động theo mùa, và đang bị ô nhiễm bởi các yếu tố nhân tạo.
Nguồn nƣớc ngầm ít chịu những ảnh hƣởng bởi các hoạt động của con ngƣời hơn so với nguồn nƣớc mặt. Nhƣng do việc khai thác sử dụng nguồn nƣớc ngầm một cách bữa bãi, thiếu ý thức, không hợp lý nên hiện nay nguồn nƣớc ngầm đang bị suy giảm về cả số lƣợng và chất lƣợng. 2 Để hạn chế những tác động của ô nhiễm và suy thoái nguồn tài nguyên nƣớc ngầm hiện nay chúng ta phải có sự kết hợp các biện pháp kĩ thuật, và cả biện pháp xã hội một cách hài hòa và kịp thời. Các biện pháp kĩ thuật cần có nhƣ: thăm dò, quan trắc trữ lƣợng và chất lƣợng nƣớc ngầm, đánh giá các chất lƣợng nƣớc và có các biện pháp xử lý nƣớc thích hợp trƣớc khi đƣa vào sử dụng.
Ngoài ra còn phải tuyên truyên về vấn đề ô nhiễm và sử dụng nguồn nƣớc ngầm đến tận những ngƣời dân nhằm nâng cao ý thức của ngƣời dân trong sử dụng và bảo vệ. Giếng khoan: Nƣớc giếng khoan hay nƣớc ngầm đƣợc khai thác từ các tầng sâu dƣới lòng đất, tùy thuộc vào thành phần khoáng chất và cấu trúc địa tầng mà có những đặc điểm khác nhau. Nhƣng nƣớc ngầm vẫn giữ đƣợc một số đặc điểm cơ bản sau: Độ đục thấp, thành phần khoáng hóa khá ổn định, thiếu Oxy, hàm lƣợng sắt và mangan thƣờng cao và có xuất hiện vi khuẩn sắt. Đây là loại hình đƣợc áp dụng cho những vùng thiếu nƣớc ngầm tầng nông hoặc không đủ không gian để đào giếng khơi.
Hiện nay, các giếng khoan thƣờng đi kèm với các hệ thống lọc đơn giản sử dụng các vật liệu lọc phổ biến nhƣ : cát, sỏi, than… Ƣu điểm của hệ thống này là đơn giản, rẻ tiền, phù hợp và thuận tiện, dễ sử dụng và đảm bảo vệ sinh hơn nƣớc giếng đào và có thể loại đƣợc một số cặn lơ lửng, hợp chất của Sắt… nhƣng nó chỉ áp dụng trong quy mô hộ gia đình. Giếng đào (giếng khơi): Là loại hình đƣợc sử dụng lâu đời và phổ biến nhất tại các vùng nông thôn. Đây là loại hình phù hợp với kinh tế, điều kiện tự nhiên xã hội của ngƣời dân Việt Nam và nó hạn chế đƣợc các tác nhân ô nhiễm gần mặt đất nhƣ: chăn nuôi gia súc gia cầm, rác thải sinh hoạt… Tuy nhiên giếng khơi thƣờng áp dụng nhiều ở các vùng đồng bằng, trung du – nơi thƣờng xảy ra ngập lụt, lũ quét có thể làm cho nguồn nƣớc có thể nhiễm bẩn và không sử dụng đƣợc trong thời gian dài nếu không có biện pháp xử lý. Đặc điểm của nguồn nƣớc này là chứa hàm lƣợng lớn các chỉ tiêu nhƣ: Sắt, nitrate, độ đục… 3 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước sinh hoạt Chỉ tiêu pH pH là một chỉ số xác định tính chất hóa học của nƣớc và cần phải kiểm tra đối với chất lƣợng nƣớc sinh hoạt và nƣớc thải.
Việc đo độ pH của nguồn nƣớc để đánh giá khả năng ăn mòn kim loại đối với đƣờng ống, các vật chứa nƣớc, đánh giá nguy cơ các kim loại có thể hòa tan vào nguồn nƣớc nhƣ: chì, đồng, sắt, kẽm, cadimi, kẽm…có trong vật chứa nƣớc, đƣờng ống và từ đó quyết định phƣơng pháp xử lý thích hợp hoặc điều chỉnh lƣợng hóa chất trong quá trình xử lý nƣớc nhƣ: đông tụ hóa học, keo tụ tủa bông hay bằng phƣơng pháp sinh học. Chỉ tiêu về màu sắc Nƣớc tự nhiên sạch thƣờng trong suốt và không màu, cho phép ánh sáng mặt trời chiếu tới các tầng nƣớc sâu. Màu sắc của nƣớc là do: các chất hữu cơ trong cây cỏ bị phân rã, nƣớc có sắt và mangan ở dạng keo hoặc dạng hòa tan, nƣớc có các chất thải công nghiệp. Màu sắc làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc gây tác động xấu đến hoạt động sống của các sinh vật và con ngƣời.
Mùi và vị Nƣớc tự nhiên không mùi, không vị. Mùi vị của nƣớc là do các chất hữu cơ từ cống rãnh khu dân cƣ, xí nghiệp chế biến thực phẩm, nƣớc thải công nghiệp hóa chất, chế biến dầu mỡ, các sản phẩm phân hủy cây cỏ, rong tảo, động vật, vi sinh vật, nƣớc thải từ các hoạt động chăn nuôi, giết mổ gia súc gia cầm… Độ đục Độ đục trong nƣớc là do các hạt rắn lơ lửng, các chất hữu cơ phân rã hoặc do các động thực vật trong nƣớc gây nên. Làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc sinh hoạt. Độ cứng Độ cứng cửa nƣớc đƣợc quyết định bởi hàm lƣợng chất khoáng hòa tan trong nƣớc, chủ yếu là do các ion kim loại Ca2+ và Mg2+ ở dạng muối tan 4 clorua, sunfat, nitrat, hidrocacbonat… Độ cứng đƣợc chia làm 2 loại là độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh viễn.
Độ cứng vĩnh viễn ít ảnh hƣởng đến đời sống con ngƣời và sinh vật trừ khi nó quá cao. Ngƣợc lại, độ cứng tạm thời lại có ảnh hƣởng rất lớn do thành phần chính tạo ra độ cứng tạm thời là Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 , các muối này dễ bị thủy phân thành CaCO3 và MgCO3 là các muối kết tủa. Khi phản ứng phân hủy xảy ra trong cơ thể sinh vật, các muối này kết tủa trong cơ thể sinh vật sẽ gây hại không nhỏ. Ở con ngƣời, chúng là nguyên nhân gây ra sỏi thận và một trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong của động mạch.
Ngoài ra, nƣớc cứng có thể gây tắc nghẽn các đƣờng ống dẫn nƣớc do sự đóng cặn CaCO3 và MgCO3 ở thành ống, gây tốn xà phòng khi giặt bằng nƣớc cứng do Ca2+ làm kết tủa gốc axit trong xà phòng và làm xà phòng không lên bọt… Chính vì vậy độ cứng của nƣớc là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lƣợng nƣớc. Tổng chất rắn hòa tan (TDS – Total Dissolved Solids) Tổng chất rắn hòa tan là tổng số các ion mang điện tích bao gồm: khoáng chất, muối bicacbonat, clorua, sulfat, photphat, nitrat… hoặc kim loại tồn tại trong một khối lƣợng nƣớc nhất định. Hàm lƣợng TDS trong nƣớc sẽ quyết định đến mùi vị của nƣớc, đôi khi một số chất hòa tan trong nƣớc có thể làm nƣớc có mùi, vị khó chịu. TDS thƣờng đƣợc lấy làm cơ sở ban đầu để xác định mức độ sạch/tinh khiết của nguồn nƣớc.
Một số chất hòa tan trong nƣớc là các nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho cơ thể khi ở hàm lƣợng nhỏ, nếu hàm lƣợng các chất này vƣợt quá ngƣỡng cho phép thì có thể gây ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe con ngƣời.