Tổng quan nghiên cứu

Xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa, nằm trong vùng khí hậu khô hạn miền Trung, đang đối mặt với thách thức lớn về nguồn nước sinh hoạt. Dân số năm 2010 là khoảng 10.866 người, trong đó chỉ 35% được cấp nước sạch, với mức cung cấp trung bình chỉ 20 lít/người/ngày, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn 60 lít/người/ngày theo TCVN 33:2006. Nhu cầu sử dụng nước tăng nhanh do phát triển kinh tế - xã hội, trong khi trạm xử lý nước hiện tại đã xuống cấp, không đáp ứng đủ nhu cầu hiện tại và tương lai. Mùa khô làm giảm khả năng phục vụ của hệ thống cấp nước, gây khó khăn nghiêm trọng cho sinh hoạt và sản xuất.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế trạm xử lý nước cấp mới cho xã Ninh Sim với công suất 2.000 m³/ngày đêm, đáp ứng nhu cầu nước sạch đến năm 2020, nâng tỷ lệ dân số được cấp nước sạch lên 90% với tiêu chuẩn sử dụng 100 lít/người/ngày. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào điều kiện tự nhiên, hiện trạng sử dụng nước, lựa chọn công nghệ xử lý, tính toán các công trình đơn vị và đề xuất giải pháp quản lý vận hành. Việc đầu tư trạm xử lý nước mới có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống, thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội bền vững cho địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình xử lý nước cấp tiêu chuẩn, bao gồm:

  • Lý thuyết xử lý nước mặt và nước ngầm: Phân loại nguồn nước, đặc điểm lý hóa sinh học của nước mặt (độ đục, độ màu, hàm lượng cặn, pH, độ cứng, độ kiềm, vi sinh vật) và nước ngầm (ổn định về nhiệt độ, khoáng hóa, không có vi sinh vật).
  • Mô hình công nghệ xử lý nước cấp: Các quá trình cơ học (lọc, lắng), hóa học (keo tụ bằng phèn nhôm, vôi), lý học (khử trùng bằng Clo, tia tử ngoại), và các công trình đơn vị như bể trộn, bể phản ứng, bể lắng, bể lọc nhanh, bể chứa nước sạch.
  • Khái niệm chính: Keo tụ, lắng ngang, lọc nhanh, khử trùng, ổn định hóa nước, liều lượng hóa chất, tiêu chuẩn chất lượng nước theo QCVN 02:2009/BYT và TCVN 33:2006.

Phương pháp nghiên cứu

  • Thu thập dữ liệu: Số liệu dân số, khí hậu, thủy văn, chất lượng nước nguồn sông Cái Ninh Hòa, hiện trạng cấp nước và hạ tầng xã Ninh Sim.
  • Phân tích chất lượng nước: So sánh các chỉ tiêu lý hóa sinh học với tiêu chuẩn quốc gia, xác định các chỉ tiêu vượt ngưỡng cần xử lý như độ đục (26 NTU), hàm lượng cặn (40 mg/l), chất rắn lơ lửng (132 mg/l), E.coli (18 MPN/100ml).
  • Tính toán nhu cầu nước: Dân số dự báo năm 2020 là 12.122 người, tiêu chuẩn cấp nước 100 lít/người/ngày, tỷ lệ cấp nước 90%, tổng lưu lượng thiết kế 1.985,4 m³/ngày.
  • Lựa chọn công nghệ xử lý: So sánh hai phương án xử lý nước mặt, ưu tiên phương án có bể phản ứng tầng cặn lơ lửng để nâng cao hiệu quả keo tụ và lắng.
  • Thiết kế công trình đơn vị: Tính toán kích thước bể trộn, bể phản ứng, bể lắng, bể lọc, hồ chứa nước thô, hệ thống bơm, liều lượng hóa chất (phèn nhôm 30 mg/l, vôi 23 mg/l, clo 3 mg/l).
  • Sử dụng phần mềm Autocad để thể hiện bản vẽ kỹ thuật hệ thống xử lý nước cấp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng nước nguồn vượt tiêu chuẩn cho phép: Độ đục 26 NTU (quá 5 NTU), hàm lượng cặn 40 mg/l, chất rắn lơ lửng 132 mg/l vượt ngưỡng, E.coli 18 MPN/100ml chưa đạt tiêu chuẩn 0 MPN/100ml. Điều này đòi hỏi công nghệ xử lý tập trung vào khử đục, khử màu, loại bỏ cặn và khử trùng.
  2. Nhu cầu nước tăng nhanh: Dân số dự báo tăng 11,6% trong 10 năm, nhu cầu nước sạch tăng từ 20 lít/người/ngày lên 100 lít/người/ngày, tổng lưu lượng thiết kế trạm xử lý là 1.985,4 m³/ngày, tăng gần 10 lần so với hiện trạng.
  3. Lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp: Phương án sử dụng bể phản ứng tầng cặn lơ lửng giúp tăng hiệu quả keo tụ, giảm diện tích xây dựng và chi phí vận hành so với phương án truyền thống có bể phản ứng riêng biệt.
  4. Thiết kế công trình đơn vị đảm bảo hiệu quả vận hành: Bể trộn đứng có dung tích 2 m³, bể phản ứng 61,6 m³, bể lắng ngang diện tích 68,1 m², bể lọc nhanh với chu kỳ rửa lọc hợp lý, hồ chứa nước thô dung tích 6.720 m², hệ thống bơm công suất 83 m³/h.

Thảo luận kết quả

Chất lượng nước mặt sông Cái Ninh Hòa có đặc điểm phù hợp để khai thác làm nguồn nước cấp, tuy nhiên các chỉ tiêu độ đục, cặn và vi sinh vật vượt mức cho phép, cần áp dụng công nghệ xử lý truyền thống kết hợp keo tụ bằng phèn nhôm và kiềm hóa bằng vôi để ổn định pH và giảm tính ăn mòn. Việc lựa chọn bể phản ứng tầng cặn lơ lửng giúp giảm diện tích xây dựng và tăng hiệu quả xử lý so với bể phản ứng riêng biệt, phù hợp với điều kiện đất đai và kinh tế địa phương.

Nhu cầu nước tăng mạnh do phát triển dân số và kinh tế xã hội đòi hỏi công suất trạm xử lý lớn hơn nhiều so với hiện trạng, đồng thời cần tính đến thất thoát và nhu cầu công cộng. Thiết kế các công trình đơn vị dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và tính toán chi tiết đảm bảo vận hành ổn định, hiệu quả. Các số liệu về liều lượng hóa chất, kích thước bể, công suất bơm được tính toán kỹ lưỡng, phù hợp với đặc điểm nguồn nước và tiêu chuẩn quốc gia.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chất lượng nước trước và sau xử lý, bảng tổng hợp lưu lượng nước theo từng đối tượng sử dụng, sơ đồ công nghệ xử lý và bản vẽ mặt bằng trạm xử lý nước.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng trạm xử lý nước cấp mới với công suất 2.000 m³/ngày đêm nhằm đáp ứng nhu cầu nước sạch đến năm 2020, nâng tỷ lệ dân số được cấp nước sạch lên 90%. Thời gian hoàn thành dự kiến trong vòng 2 năm, do UBND huyện Ninh Hòa chủ trì phối hợp với các đơn vị tư vấn kỹ thuật.
  2. Áp dụng công nghệ xử lý nước mặt với bể trộn đứng, bể phản ứng tầng cặn lơ lửng, bể lắng ngang và bể lọc nhanh để đảm bảo chất lượng nước đạt QCVN 02:2009/BYT. Chủ đầu tư cần lựa chọn nhà thầu có kinh nghiệm trong lĩnh vực xử lý nước cấp.
  3. Đầu tư hệ thống bơm, hồ chứa nước thô và mạng lưới cấp nước đồng bộ để đảm bảo vận hành ổn định, giảm thất thoát nước dưới 10%. Ban quản lý dự án phối hợp với ngành điện và xây dựng để đồng bộ hạ tầng kỹ thuật.
  4. Xây dựng kho chứa và hệ thống pha chế hóa chất (phèn nhôm, vôi, clo) với diện tích và công suất phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu quả sử dụng. Cán bộ vận hành cần được đào tạo bài bản về quản lý hóa chất và vận hành trạm.
  5. Thực hiện công tác quản lý, bảo trì định kỳ và giám sát chất lượng nước thường xuyên để duy trì hiệu quả xử lý và đảm bảo an toàn vệ sinh nước sinh hoạt. Đề xuất thành lập tổ giám sát chất lượng nước cấp tại địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và môi trường: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển hệ thống cấp nước sạch vùng nông thôn miền Trung.
  2. Các đơn vị tư vấn thiết kế công trình cấp nước: Áp dụng phương pháp tính toán, lựa chọn công nghệ và thiết kế công trình đơn vị phù hợp với điều kiện nguồn nước và địa hình tương tự.
  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành môi trường, kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu thực tiễn về xử lý nước mặt, ứng dụng tiêu chuẩn kỹ thuật và công nghệ xử lý nước cấp.
  4. Chính quyền địa phương và ban quản lý dự án cấp nước: Tham khảo để triển khai xây dựng, vận hành và quản lý trạm xử lý nước cấp, nâng cao hiệu quả cung cấp nước sạch cho cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao phải xây dựng trạm xử lý nước mới cho xã Ninh Sim?
    Hiện tại trạm xử lý nước cũ đã xuống cấp, công suất nhỏ, không đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng của dân cư, đặc biệt trong mùa khô. Việc xây dựng trạm mới giúp nâng cao chất lượng và lượng nước cấp, đảm bảo sức khỏe cộng đồng.

  2. Nguồn nước cấp chính cho trạm xử lý là gì?
    Nguồn nước chính là nước mặt sông Cái Ninh Hòa với trữ lượng dồi dào và chất lượng tương đối ổn định, phù hợp để khai thác và xử lý cấp nước sinh hoạt.

  3. Công nghệ xử lý nước được lựa chọn là gì?
    Công nghệ xử lý bao gồm bể trộn đứng với phèn nhôm và vôi để keo tụ và kiềm hóa, bể phản ứng tầng cặn lơ lửng, bể lắng ngang, bể lọc nhanh và khử trùng bằng clo, đảm bảo loại bỏ cặn, vi sinh vật và đạt tiêu chuẩn nước sạch.

  4. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng nước sau xử lý?
    Ngoài thiết kế công trình phù hợp, cần thực hiện kiểm tra chất lượng nước định kỳ, vận hành đúng quy trình, bảo trì thiết bị và điều chỉnh liều lượng hóa chất phù hợp theo biến động chất lượng nước nguồn.

  5. Chi phí đầu tư và vận hành trạm xử lý nước có cao không?
    Chi phí được tối ưu nhờ lựa chọn công nghệ phù hợp, sử dụng phèn nhôm phổ biến, giá thành rẻ và hiệu quả xử lý cao. Vận hành được thiết kế đơn giản, tiết kiệm năng lượng và hóa chất, phù hợp với điều kiện kinh tế địa phương.

Kết luận

  • Xã Ninh Sim đang thiếu hụt nghiêm trọng nguồn nước sạch, với chỉ 35% dân số được cấp nước sạch và mức cung cấp thấp hơn tiêu chuẩn quốc gia.
  • Nhu cầu nước sạch dự báo tăng lên 1.985,4 m³/ngày đêm đến năm 2020, đòi hỏi xây dựng trạm xử lý nước mới công suất 2.000 m³/ngày đêm.
  • Công nghệ xử lý nước mặt với bể trộn đứng, bể phản ứng tầng cặn lơ lửng, bể lắng ngang và bể lọc nhanh được lựa chọn nhằm đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn QCVN 02:2009/BYT.
  • Thiết kế chi tiết các công trình đơn vị, liều lượng hóa chất và hệ thống vận hành được tính toán kỹ lưỡng, phù hợp với điều kiện địa phương và tiêu chuẩn kỹ thuật.
  • Đề xuất triển khai xây dựng trong vòng 2 năm, đồng thời tăng cường quản lý vận hành và giám sát chất lượng nước để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan chức năng và nhà đầu tư cần phối hợp triển khai dự án xây dựng trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, đồng thời tổ chức đào tạo vận hành và giám sát chất lượng nước thường xuyên nhằm nâng cao sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững địa phương.