Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng sản xuất nước sạch từ nước phèn sử dụng nhiệt khói thải lò hơi

Luận văn thạc sĩ công nghệ nhiệt nghiên cứu sản xuất nước sạch từ nước phèn bằng nhiệt khói thải lò hơi, góp phần bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Vũ Bằng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Tuyên
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Nhiệt
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Sản Xuất Nước Sạch Từ Nước Phèn Bằng Nhiệt Khói Thải Lò Hơi
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU, HÌNH ẢNH VÀ BẢNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC SẠCH VÀ NĂNG LƯỢNG TẠI VIỆT NAM
• 1.1. Nhu cầu sử dụng nước sạch
• 1.2. Vấn đề nước sạch ở Việt Nam
• 1.3. Tình hình sử dụng nước tại Việt Nam và Thế giới
• 1.3.1. Tình hình sử dụng nước trên thế giới
• 1.3.2. Tình hình sử dụng nước ở Việt Nam
• 1.4. Vấn đề nước nhiễm phèn ở Đồng Tháp Mười
• 1.4.1. Giới thiệu sơ lược về vùng Đồng Tháp Mười
• 1.4.1.1. a) Lịch sử Đồng Tháp Mười
• 1.4.1.2. b) Vị trí địa lý
• 1.4.2. Nước phèn ở vùng Đồng Tháp Mười
• 1.4.2.1. a) Khái niệm nước phèn
• 1.4.2.2. b) Quá trình hình thành phèn
• 1.4.2.3. d) Thành phần nước phèn
• 1.5. Năng lượng tại Việt Nam và Thế giới
• 1.5.1. Sử dụng năng lượng trên thế giới
• 1.5.2. Sử dụng năng lượng ở Việt nam
• 1.6. Vấn đề tận dụng nhiệt khói thải lò hơi
• 1.7. Khả năng sản xuất nước sạch từ nguồn nước phèn
• 2. CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương án 1: Chưng cất nước đa hiệu ứng tận dụng nhiệt khói thải
• 2.2. Phương án 2: Chưng cất nước gia nhiệt từng cấp tận dụng nhiệt thải
• 2.3. Phương án 3: Phương pháp chưng cất nước một cấp tận dụng nhiệt thải, dùng bình phân ly
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHƯNG CẤT NƯỚC TẬN DỤNG NHIỆT KHÓI THẢI
• 3.1. Lựa chọn nguồn nhiệt thải
• 3.2. Sơ đồ hệ thống chưng cất nước phèn
• 3.3. Các công thức tính toán
• 3.4. Xác định lưu lượng khói thải lò hơi
• 3.5. Tính toán sơ đồ nhiệt hệ thống chưng cất nước
• 3.6. Tính toán, thiết kế các thiết bị trong hệ thống
• 3.7. Xây dựng chương trình tính
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
• 4.1. Các thông số dữ liệu đầu vào và ra của hệ thống
• 4.2. Kết quả tính toán
• 4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất nước của hệ thống
• 4.3.1. Nhiệt độ nước cấp
• 4.3.2. Nhiệt độ khói vào bộ Eco
• 4.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ khói ra khỏi bộ Eco
• 4.3.4. Sản lượng hơi của lò hơi
• 5. CHƯƠNG 5: KHẢO NGHIỆM VỀ TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI VỚI NƯỚC PHÈN
• 5.1. Lý do khảo nghiệm
• 5.2. Mô hình và phương pháp thí nghiệm
• 5.2.1. Mô hình thí nghiệm
• 5.2.2. Mô tả kết cấu thiết bị quá lạnh
• 5.2.3. Phương pháp thí nghiệm
• 5.3. Kết quả tính toán cho trường hợp nước sạch
• 5.4. So sánh và bàn luận hệ số truyền nhiệt giữa trường hợp nước phèn và trường hợp nước sạch
• 6. CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - TÀI CHÍNH
• 6.1. Chi phí đầu tư ban đầu
• 6.1.1. Chi phí đầu tư trực tiếp
• 6.1.2. Chi phí đầu tư gián tiếp
• 6.2. Chi phí vận hành hàng năm
• 6.3. Ước tính chi tiết các loại chi phí đầu tư
• 6.4. Chi phí đầu tư trực tiếp
• 6.5. Ước tính chi phí hàng năm
• 6.6. Ước tính giá thành sản phẩm nước đầu ra
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nước sạch và nước phèn

Nước sạch là nguồn tài nguyên thiết yếu cho sự sống và phát triển của con người. Tuy nhiên, ở nhiều khu vực, đặc biệt là vùng Đồng Tháp Mười, nước phèn trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Nước phèn chứa nhiều tạp chất và kim loại nặng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc sản xuất nước sạch từ nước phèn không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Theo nghiên cứu, việc sử dụng nhiệt khói thải từ lò hơi để xử lý nước phèn là một giải pháp hiệu quả. Điều này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc áp dụng công nghệ này có thể tạo ra nguồn nước sạch cho người dân, đồng thời giảm thiểu lượng nước thải ra môi trường.

II. Công nghệ xử lý nước phèn

Công nghệ xử lý nước phèn bằng phương pháp chưng cất sử dụng nhiệt khói thải từ lò hơi đã được nghiên cứu và áp dụng. Phương pháp này tận dụng nhiệt thải để làm nóng nước phèn, từ đó tách biệt các tạp chất và tạo ra nước sạch. Các thiết bị như bộ hâm nước (ECO) và bộ sấy không khí (SKK) được sử dụng để tối ưu hóa quá trình này. Việc thiết kế và tính toán các thông số kỹ thuật cho hệ thống chưng cất là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất cao nhất. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng công nghệ xanh không chỉ giúp sản xuất nước sạch mà còn tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.

III. Đánh giá hiệu quả kinh tế

Đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống sản xuất nước sạch từ nước phèn là một phần quan trọng trong nghiên cứu. Chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành hàng năm và giá thành sản phẩm nước đầu ra cần được phân tích kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp cung cấp nước sạch cho người dân mà còn mang lại lợi ích kinh tế cho các cơ sở sản xuất. Việc giảm thiểu lượng nhiệt khói thải cũng đồng nghĩa với việc giảm chi phí năng lượng, từ đó tăng tính cạnh tranh cho sản phẩm. Hệ thống này có thể được áp dụng rộng rãi tại các khu vực bị ô nhiễm nước phèn, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

IV. Tính khả thi và ứng dụng thực tiễn

Tính khả thi của việc sản xuất nước sạch từ nước phèn bằng nhiệt khói thải đã được chứng minh qua các mô hình thực nghiệm. Các kết quả khảo nghiệm cho thấy rằng hệ thống có thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện thực tế. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp giải quyết vấn đề nước sạch mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Các cơ sở sản xuất có thể tận dụng nguồn nhiệt thải để sản xuất nước sạch, từ đó giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm năng lượng. Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho người dân mà còn cho toàn xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nhu cầu sử dụng nước sạch tại Việt Nam, đặc biệt ở vùng nông thôn, đang ngày càng gia tăng trong bối cảnh nguồn nước sạch khan hiếm và ô nhiễm nghiêm trọng. Theo báo cáo của Ngân hàng Phát triển châu Á, hiện có khoảng 41 triệu người dân nông thôn chưa tiếp cận được nước sạch theo tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia. Vùng Đồng Tháp Mười, một khu vực rộng lớn thuộc Đồng bằng sông Cửu Long, chịu ảnh hưởng nặng nề bởi nước phèn với pH thấp, hàm lượng sắt và các kim loại nặng cao, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và sinh hoạt của người dân. Trong khi đó, các lò hơi đốt trấu tại các nhà máy công nghiệp trong khu vực thải ra lượng nhiệt khói thải lớn với nhiệt độ khoảng 220°C, tiềm năng tận dụng để sản xuất nước sạch chưa được khai thác hiệu quả.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá khả năng sản xuất nước sạch từ nước phèn bằng phương pháp chưng cất sử dụng nhiệt khói thải lò hơi đốt trấu, áp dụng cho vùng Đồng Tháp Mười. Nghiên cứu tập trung vào việc tính toán các thông số thiết bị chưng cất, xây dựng chương trình tính toán, khảo nghiệm hệ số truyền nhiệt và đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống. Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích nguồn nước phèn, thiết kế hệ thống chưng cất một cấp dùng bình phân ly tận dụng nhiệt khói thải, thực nghiệm trao đổi nhiệt và đánh giá chi phí đầu tư, vận hành.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc góp phần giải quyết nhu cầu nước sạch cho người dân vùng nhiễm phèn, đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong công nghiệp, giảm phát thải khí nhà kính và tăng tính kinh tế cho các cơ sở sản xuất. Kết quả nghiên cứu dự kiến sẽ làm cơ sở dữ liệu tham khảo cho các ứng dụng tương tự trong khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và các vùng có điều kiện tương tự.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết chưng cất nước một cấp dùng bình phân ly: Nước phèn được gia nhiệt đến nhiệt độ bão hòa trong bình phân ly, hơi nước sinh ra được ngưng tụ thành nước sạch, phần nước còn lại chứa phèn được xả bỏ. Quá trình tận dụng nhiệt khói thải lò hơi để gia nhiệt nước cấp giúp tiết kiệm năng lượng.

• Mô hình trao đổi nhiệt trong thiết bị ECO (bộ hâm nước): Trao đổi nhiệt giữa khói thải nóng và nước cấp trong các ống thép có cánh, xác định hệ số truyền nhiệt, diện tích bề mặt trao đổi nhiệt và công suất thiết bị.

• Khái niệm nước phèn và quá trình hình thành phèn: Nước phèn có pH thấp do sự oxy hóa pyrite (FeS2) trong đất phèn, tạo ra axit sulfuric và ion Fe2+, ảnh hưởng đến chất lượng nước và đất trồng.

Các khái niệm chính bao gồm: nhiệt trị thấp của nhiên liệu, entanpi nước và hơi, hệ số truyền nhiệt, lưu lượng khói thải, áp suất và nhiệt độ bão hòa, hệ số Reynold và Nusselt trong trao đổi nhiệt.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu về thành phần hóa học nước phèn, nhiệt độ và lưu lượng khói thải lò hơi đốt trấu, các thông số kỹ thuật thiết bị chưng cất và trao đổi nhiệt được thu thập từ thực tế tại vùng Đồng Tháp Mười và các nhà máy sử dụng lò hơi đốt trấu.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp tính toán lý thuyết dựa trên các công thức cân bằng năng lượng và vật chất, mô hình hóa quá trình trao đổi nhiệt trong thiết bị ECO, bình phân ly, bình ngưng tụ và bộ quá lạnh. Xây dựng chương trình tính toán khả năng sản xuất nước sạch từ nước phèn tận dụng nhiệt khói thải.

• Khảo nghiệm thực nghiệm: Chế tạo mô hình thiết bị quá lạnh để đo hệ số truyền nhiệt giữa nước phèn và nước sạch, so sánh hiệu quả trao đổi nhiệt.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2015, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, tính toán thiết kế, xây dựng chương trình tính, thực nghiệm và đánh giá kinh tế.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lựa chọn mẫu nước phèn tại các kênh rạch vùng Đồng Tháp Mười, lấy mẫu khói thải từ lò hơi đốt trấu tại các nhà máy trong khu vực để đảm bảo tính đại diện và phù hợp với điều kiện thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng tận dụng nhiệt khói thải lò hơi đốt trấu: Nhiệt độ khói thải sau bộ quá nhiệt vẫn còn khoảng 220°C, đủ để cung cấp nhiệt cho quá trình chưng cất nước phèn. Lưu lượng khói thải được tính toán dựa trên công suất lò hơi và thành phần nhiên liệu, cho thấy lượng nhiệt thu hồi có thể đạt công suất hàng chục kW, đủ để vận hành hệ thống chưng cất.

2. Hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị ECO: Qua khảo nghiệm mô hình, hệ số truyền nhiệt của nước phèn thấp hơn khoảng 15-20% so với nước sạch do tính chất hóa học và độ nhớt cao hơn. Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt và công suất thiết bị được tối ưu hóa theo nhiệt độ nước cấp và nhiệt độ khói vào, với sản lượng nước chưng cất đạt khoảng 50-60 lít/ngày cho hệ thống quy mô nhỏ.

3. Ảnh hưởng các thông số vận hành: Nhiệt độ nước cấp tăng từ 30°C lên 60°C làm tăng công suất thiết bị lên khoảng 25%. Nhiệt độ khói vào bộ ECO tăng từ 180°C lên 220°C giúp tăng sản lượng nước chưng cất lên 30%. Sản lượng hơi lò hơi tăng 10% tương ứng với tăng 12% sản lượng nước sạch.

4. Đánh giá hiệu quả kinh tế: Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống khoảng 150 triệu đồng, chi phí vận hành hàng năm khoảng 10 triệu đồng. Giá thành sản phẩm nước sạch ước tính khoảng 5.000 đồng/m3, thấp hơn nhiều so với các phương pháp xử lý nước phèn truyền thống. Hệ thống có thể thu hồi vốn trong vòng 5-7 năm.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phương pháp chưng cất một cấp dùng bình phân ly tận dụng nhiệt khói thải lò hơi đốt trấu là khả thi và hiệu quả cho vùng Đồng Tháp Mười. Việc tận dụng nhiệt thải không chỉ giảm chi phí năng lượng mà còn góp phần giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường. So với các nghiên cứu về chưng cất đa hiệu ứng hoặc gia nhiệt từng cấp, phương án một cấp đơn giản hơn, phù hợp với điều kiện kinh tế và kỹ thuật của các cơ sở nhỏ và vừa.

Dữ liệu khảo nghiệm hệ số truyền nhiệt cho thấy cần chú ý đến đặc tính nước phèn để thiết kế thiết bị phù hợp, tránh giảm hiệu suất trao đổi nhiệt. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ khói vào và sản lượng nước chưng cất minh họa rõ hiệu quả tăng trưởng sản lượng khi nhiệt độ khói tăng. Bảng so sánh chi phí đầu tư và vận hành giữa các phương án xử lý nước phèn cũng làm nổi bật ưu thế kinh tế của phương pháp này.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai lắp đặt hệ thống chưng cất nước phèn tận dụng nhiệt khói thải tại các cơ sở có lò hơi đốt trấu: Ưu tiên các nhà máy, xí nghiệp và khu dân cư vùng Đồng Tháp Mười, với mục tiêu cung cấp nước sạch cho khoảng 500-1.000 hộ dân trong vòng 2 năm.

2. Nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt bằng cải tiến thiết kế bộ ECO và vật liệu ống trao đổi nhiệt: Sử dụng ống thép có cánh hàn ngoài để tăng diện tích bề mặt, giảm bám bẩn và ăn mòn, dự kiến hoàn thành trong 1 năm.

3. Đào tạo kỹ thuật viên vận hành và bảo trì hệ thống: Đảm bảo vận hành liên tục, giảm chi phí bảo dưỡng, nâng cao tuổi thọ thiết bị, thực hiện trong 6 tháng đầu sau khi lắp đặt.

4. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng cho các nguồn nhiệt thải khác và các vùng có điều kiện tương tự: Khảo sát khả năng tận dụng nhiệt thải từ các loại lò hơi khác, mở rộng phạm vi áp dụng trong 3 năm tới.

5. Hỗ trợ chính sách và nguồn vốn ưu đãi cho các dự án sản xuất nước sạch sử dụng công nghệ tận dụng nhiệt thải: Khuyến khích đầu tư từ nhà nước và tư nhân, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao tỷ lệ tiếp cận nước sạch.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách về nước sạch và năng lượng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ sản xuất nước sạch tiết kiệm năng lượng, đặc biệt tại vùng nông thôn và vùng nhiễm phèn.

2. Các doanh nghiệp và nhà máy sử dụng lò hơi đốt trấu: Áp dụng công nghệ tận dụng nhiệt khói thải để sản xuất nước sạch phục vụ sinh hoạt và sản xuất, giảm chi phí năng lượng và phát thải.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành công nghệ nhiệt, môi trường và kỹ thuật hóa học: Tham khảo phương pháp tính toán, mô hình hóa và khảo nghiệm trao đổi nhiệt trong hệ thống chưng cất nước phèn.

4. Các tổ chức phi chính phủ và dự án phát triển nông thôn: Áp dụng công nghệ phù hợp để cải thiện điều kiện nước sạch cho cộng đồng dân cư vùng sâu, vùng xa, góp phần nâng cao sức khỏe và chất lượng cuộc sống.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp chưng cất nước phèn sử dụng nhiệt khói thải có phù hợp với quy mô nhỏ không?
   Phương pháp chưng cất một cấp dùng bình phân ly được thiết kế đơn giản, phù hợp với quy mô nhỏ và vừa, dễ vận hành và bảo trì, thích hợp cho các cơ sở có lò hơi công suất trung bình.

2. Nước phèn sau khi chưng cất có đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt không?
   Nước sau chưng cất loại bỏ hầu hết các ion kim loại nặng và axit, đạt tiêu chuẩn vệ sinh theo quy chuẩn quốc gia, an toàn cho sinh hoạt và uống trực tiếp.

3. Hiệu quả kinh tế của hệ thống so với các phương pháp xử lý nước phèn truyền thống như thế nào?
   Chi phí sản xuất nước sạch khoảng 5.000 đồng/m3, thấp hơn nhiều so với các phương pháp xử lý bằng vật liệu DS3 hoặc lọc truyền thống, đồng thời tiết kiệm năng lượng nhờ tận dụng nhiệt thải.

4. Có những khó khăn gì khi vận hành hệ thống chưng cất nước phèn?
   Khó khăn chính là hiện tượng bám cặn và ăn mòn do tính chất nước phèn, cần bảo trì định kỳ và lựa chọn vật liệu thiết bị phù hợp để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ.

5. Phương pháp này có thể áp dụng cho các nguồn nước ô nhiễm khác không?
   Phương pháp chưng cất có thể áp dụng cho nhiều loại nước ô nhiễm có chứa kim loại nặng và tạp chất, tuy nhiên cần điều chỉnh thiết kế và quy trình xử lý phù hợp với từng loại nước đầu vào.

Kết luận

• Nghiên cứu đã chứng minh khả năng tận dụng nhiệt khói thải lò hơi đốt trấu để sản xuất nước sạch từ nước phèn tại vùng Đồng Tháp Mười là khả thi và hiệu quả.
• Phương pháp chưng cất một cấp dùng bình phân ly đơn giản, tiết kiệm năng lượng, phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật của các cơ sở nhỏ và vừa.
• Kết quả khảo nghiệm hệ số truyền nhiệt và tính toán thiết kế thiết bị cho thấy hệ thống có thể cung cấp nước sạch với chi phí hợp lý và hiệu suất cao.
• Đề xuất triển khai ứng dụng thực tế, cải tiến thiết bị và đào tạo vận hành để nâng cao hiệu quả và độ bền của hệ thống.
• Mời các nhà quản lý, doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm phối hợp phát triển công nghệ nhằm góp phần giải quyết nhu cầu nước sạch và bảo vệ môi trường.

Hãy hành động ngay hôm nay để ứng dụng công nghệ sản xuất nước sạch tận dụng nhiệt thải, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống và phát triển bền vững vùng Đồng Tháp Mười và các khu vực tương tự.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC SẠCH VÀ NĂNG LƯỢNG TẠI VIỆT NAM 1. Nhu cầu sử dụng nước sạch 1. Vấn đề nước sạch ở Việt Nam Việt Nam đang trong quá tr ình phát tri ển kinh tế xã hội nên nhu cầu sử dụng nước tăng mạnh. Vào thời điểm ngày 01 tháng 4 năm 2014, tổng số dân của Việt Nam (trừ 5 huyện đảo nhỏ: Bạch Long Vĩ, C ồn Cỏ, Hoàng Sa, Trường Sa, Côn Đảo) là 90.

Với quy mô dân số gần 90,5 triệu người, vị trí của Việt Nam trong bảng xếp hạng các nước đông dân trên thế giới và trong khu vực vẫn không thay đổi so với năm 2009 (thứ 13 trên thế giới và thứ 3 trong khu vực Đông Nam Á). Theo kết quả này, tỷ lệ tăng dân số bình quân trong 5 năm sau Tổng điều tra là 1,06%/năm. Đây là thời kỳ có tỷ lệ tăng dân số thấp nhất trong vòng 35 năm qua [1]. Tại VN hiện có khoảng 41 triệu người dân nông thôn chưa có nước sạch (theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt do Bộ Y tế ban hành năm 2009).

Chỉ có 8% dân số nông thôn có nước máy tại nhà hoặc có đường ống dẫn nước vào sân, 82% có thể lấy nước từ các nguồn đã được cải thiện ở bên ngoài nhà, và 10% vẫn phải lấy nước từ các nguồn chưa được cải thiện (theo báo cáo của ADB - Ngân hàng Phát triển châu Á). Lịch sử phát triển dân số Việt Nam ( Triệu dân) 92000 90493 89716 90000 88776 87840 88000 86933 86025 86000 85118 84218 84218 84000 82392 82000 80000 78000 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Lịch sử phát triển dân số Việt Nam ( Triệu dân) Hình 1.2 Lịch sử phát triển dân số Việt Nam từ 2005 đến 2014 Theo báo cáo tổng hợp về tác động kinh tế từ vấn đề vệ sinh tại VN - Chương trình nước và vệ sinh khu vực Đông Á và Thái Bình Dương (WSP -EAP) của WB năm HV: NGUYỄN VŨ BẰNG Page 6 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN 2008, trung bình VN có khoảng 9.000 người tử vong vì nguồn nước và điều kiện vệ sinh kém mỗi năm. Phần lớn trong số gần 200.000 người mắc bệnh ung thư được phát hiện có nguyên nhân chính bắt nguồn từ ô nhiễm môi trường nước (theo báo cáo của Bộ Y tế năm 2014). Nói đến trữ lượng nước, nhiều người lầm tưởng VN là một quốc gia có nguồn tài nguyên nước dồi dào với mạng lưới sông ngòi dày đ ặc và bờ biển trải dài.

Thực tế VN hiện nằm trong nhóm quốc gia thiếu nước khi trữ lượng nước bình quân trên đ ầu người mỗi năm chỉ đạt 3.840m3, thấp hơn mức trung bình 4.000m3 theo Hội Tài nguyên nước quốc tế (IWRA) [2]. Theo ước tính, lượng nước ngọt cần dùng vào năm 2014 sẽ là 130 tỷ m3. Mức này gần tương đương với nguồn nước vào mùa khô trên các lưu vực sông của cả nước. Như vậy, việc thiếu nước ngọt đã rất rõ ràng.

Nước sử dụng trong sinh hoạt chiếm tỷ lệ khoảng 2% so với tổng nhu cầu. Nếu đối chiếu với tiêu chuẩn thiếu nước của Tổ chức Khí tượng thế giới và của UNESCO, năm 2013 nhiều vùng ở Việt Nam thiếu nước ở mức từ trung bình đến gay gắt, đặc biệt trong các tháng mùa khô. Vì thế, Chương trình mục tiêu quốc gia Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn giai đoạn 2012-2015, tại Quyết định số 366/QĐ-TTg [3] mục tiêu từng bước thực hiện hóa Chiến lược quốc gia về cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn đến năm 2020, cải thiện điều kiện cung cấp nước sạch, vệ sinh, nâng cao nhận thức, thay đổi hành vi vệ sinh và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, góp phần nâng cao sức khỏe và chất lượng sống cho người dân nông thôn. Về cấp nước: 85% dân số nông thôn được sử dụng nước sinh hoạt hợp vệ sinh, trong đó 45% sử dụng nước đạt quy chuẩn QCVN 02-BYT với số lượng ít nhất là 60 lít/người/ngày; 100% các trường học mầm non và phổ thông, trạm y tế xã ở nông thôn đủ nước sạch.

Đây là nhiệm vụ nặng nề và khó khăn đối với một nước đang phát triển như Việt Nam. Để giải quyết tình trạng này, ngoài việc quán triệt tư tưởng sử dụng nước tiết kiệm, cần phải tìm kiếm thêm nhiều giải pháp cấp nước khác nhau. Một số giải pháp sau đây đã và đang được nước ta cũng như các nước khác trên thế giới nghiên cứu và áp dụng để sản xuất và sử dụng hiệu quả nguồn nước ngọt: - Xây dựng nhiều hồ chứa để tích trữ nước. Giải pháp này đang ngày càng ít được sử dụng do giá cả đất đai ngày càng tăng cao.

- Nghiên cứu và xây dựng hệ thống xử lý nước thải để tái sử dụng cho các ngành công nghiệp. Đây được xem như giải pháp sử dụng hiệu quả nguồn nước ngọt. - Nghiên cứu và xây dựng hệ thống sản xuất nước ngọt từ nước biển… - Nghiên cứu sản xuất nước sạch thải công nghiệp thành nước sạch… - Nghiên cứu và xây dựng hệ thống xử lý nước ngọt. Nguồn nước được lấy từ các sông, suối, ao, hồ, nước nhiễm phèn… HV: NGUYỄN VŨ BẰNG Page 7 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN 1.

Tình hình sử dụng nước tại Việt Nam và Thế giới 1. Tình hình sử dụng nước trên thế giới a) Các nguồn nước Trên hành tinh của chúng ta phát nước sinh từ 3 nguồn: bên trong lòng đất, từ các thiên thạch ngoài quả đất mang vào và từ tầng trên của khí quyển; trong đó thì nguồn gốc từ bên trong lòng đất là chủ yếu. Nước có nguồn gốc bên trong lòng đất được hình thành ở lớp vỏ giữa của quả đất do quá trình phân hóa các lớp nham thạch ở nhiệt độ cao tạo ra, sau đó theo các khe nứt của lớp vỏ ngoài nước thoát dần qua lớp vỏ ngoài thì biến thành thể hơi, bốc hơi và cuối cùng ngưng tụ lại thành thể lỏng và rơi xuống mặt đất. Trên mặt đất, nước chảy tràn từ nơi cao đến nơi thấp và tràn ngập các vùng trủng tạo nên các đại dương mênh mông và các sông hồ nguyên thủy.

Theo sự tính toán thì khối lượng nước ở trạng thái tự do phủ lên trên trái đất khoảng 1,4 tỉ km3 , nhưng so với trử lượng nước ở lớp vỏ giữa của qủa đất ( khoảng 200 tỉ km3 ) thì chẳng đáng kể vì nó chỉ chiếm không đến 1%. Tổng lượng nước tự nhiên trên thế giới theo ước tính có khác nhau theo các tác giả và dao động từ 1. Nước bao phủ 71% diện tích của quả đất trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt. Nước giữ cho khí hậu tương đối ổn định và pha loãng các yếu tố gây ô nhiễm môi trường, nó còn là thành phần cấu tạo chính yếu trong cơ thể sinh vật, chiếm từ 50% -97% trọng lượng của cơ thể, chẳng hạn như ở người nước chiếm 70% trọng lượng cơ thể và ở Sứa biển nước chiếm tới 97%.

Trong 3% lượng nước ngọt có trên quả đất thì có khoảng hơn 3/4 lượng nước mà con người không sử dụng được vì nó nằm quá sâu trong lòng đất, bị đóng băng, ở dạng hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục điạ. chỉ có 0, 5% nước ngọt hiện diện trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và đang sử dụng. Tuy nhiên, nếu ta trừ phần nước bị ô nhiễm ra thì chỉ có khoảng 0,003% là nước ngọt sạch mà con người có thể sử dụng được và nếu tính ra trung bình mỗi người được cung cấp 879.000 lít nước ngọt để sử dụng (Miller, 1988).1 Trữ lượng nước trên thế giới (theo F. Sargent, 1974) Loại nước Trữ lượng (km3) Biển và đại dương 1.000 Băng và băng hà 26.000 Hồ nước ngọt 125.000 Hồ nước mặn 105.000 Khí ẩm trong đất 75.000 Hơi nước trong khí ẩm 14.000 Tuyết trên lục địa 250 b) Tình hình sử dụng Khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn nuôi thì đồng ruộng dần dần phát triển ở miền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn.

Lúc đầu cư dân còn ít và nước thì đầy ắp trên các sông hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dài HV: NGUYỄN VŨ BẰNG Page 8 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN thì cũng chỉ cần chuyển cư không xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đ ẹp hơn. Vì vậy, nước được xem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề nước chưa có gì là quan trọng. Tình hình thayđổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện và càng ngày càng phát triển như vũ bão. Hấp dẫn bởi nền công nghiệp mới ra đời, từng dòng người từ nông thôn đổ xô vào các thành phố và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tục cho đến ngày nay.

Ðô thị trở thành những nơi tập trung dân cư quá đông đúc, tình trạng này tác động trực tiếp đến vấn đề về nước càng ngày càng trở nên nan giải. Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nông nghiệp và sự nâng cao mức sống của con người. Theo sự ước tính, bình quân trên toàn thế giới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50% cho nông nghiệp và 10%cho sinh hoạt. Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay đổi tùy thuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia.

Thí dụ: Ở Hoa Kỳ, khoảng 44% nước được sử dụng cho công nghiệp, 47% sử dụng cho nông nghiệp và 9% cho sinh hoạt và giải trí (Chiras, 1991). Ở Trung Quốc thì 7% nước được dùng cho công nghiệp, 87% cho công nghiệp, 6% sử dụng cho sinh hoạt và giải trí. Nhu cầu về nước trong công nghiệp: Sự phát triển càng ngày càng cao của nền công nghiệp trên toàn thế g iới càng làm tăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất., chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho công nghiệp. Thí dụ: cần 1.700 lít nước để sản xuất một thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc một thùng dầu mỏ chừng 160 lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất 1 tấn giấy hoặc 1,5 tấn thép, cần 2.000 lít nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp.

Theo đà phát triển của nền công nghiệp hiện nay trên thế giới có thể dự đoán đến năm 2000 nhu cầu nước sử dụng cho công nghiệp tăng 1.900 km3/năm có nghĩa là tăng hơn 60 lần so với năm 1900.