Khóa luận tốt nghiệp Khoa học môi trường: Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng nước sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội

Chia sẻ: Elysale25 Elysale25 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là đánh giá được hiện trạng chất lượng nước sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng nước sinh hoạt trong khu vực xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp Khoa học môi trường: Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng nước sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MÔI TRƢỜNG -------------------- KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG NƢỚC SINH HOẠT TẠI XÃ PHÚ SƠN, HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG. MÃ SỐ: 306 Giáo viên hướng dẫn : ThS. Thái Thị Thúy An ThS. Nguyễn Thị Bích Hảo Sinh viên thực hiện : Nguyễn Mỹ Linh Mã sinh viên : 1353060136 Lớp : 58E - KHMT Khoá học : 2013 - 2017 Hà Nội, 2017
LỜI CẢM ƠN Thực tập tốt nghiệp là một quá trình hoàn thiện kiến thức kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn công việc, năng lực công tác thực tế của mỗi sinh viên sau khi ra trƣờng nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn và nghiên cứu khoa học. Đƣợc sự đồng ý của ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng – Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp em đã thực tập tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội để hoàn thiện và nâng cao kiến thức của bản thân. Để đƣợc đạt đƣợc kết quả nhƣ ngày hôm nay, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban chủ nhiệm khoa, cùng các thây cô giáo khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng - Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp đã truyền đạt cho em những kiến thức cũng nhƣ tạo mọi điều kiện học tập và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo Thái Thị Thúy An và cô giáo Nguyễn Thị Bích Hảo, hai cô đã định hƣớng nghiên cứu, hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ của xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội đã hết lòng tận tình, chỉ bảo hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, ngƣời thân đã động viên và khuyến khích em trong suốt quá trình học tập để em có thể hoàn thành tốt 4 năm học vừa qua của mình. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Sinh viên Nguyễn Mỹ Linh
TÓM TẮT KHÓA LUẬN Tên khóa luận: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao chất lƣợng nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội” 1. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mỹ Linh. 2. Giáo viên hƣớng dẫn: ThS. Thái Thị Thúy An, ThS. Nguyễn Thị Bích Hảo 3. Mục tiêu nghiên cứu  Mục tiêu chung: Nâng cao chất lƣợng nƣớc sinh hoạt cho ngƣời dân tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.  Mục tiêu cụ thể: - Đánh giá đƣợc hiện trạng chất lƣợng nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. - Đề xuất giải pháp nâng cao chất lƣợng nƣớc sinh hoạt trong khu vực xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. 4. Nội dung nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng chất lƣợng nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. - Nghiên cứu thực trạng sử dụng nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. - Nghiên cứu đánh giá nguồn gây ô nhiễm nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. - Đề xuất giải pháp quản lý chất lƣợng nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. 5. Những kết quả đạt đƣợc - Nguồn nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội là nƣớc ngầm và nƣớc mƣa. Các loại hình sử dụng nƣớc chính là giếng đào
(84%) và nƣớc mƣa (16%). Lƣợng nƣớc trung bình trong ngày của 1 ngƣời là 400 lít/ngƣời/ngày. - Các chỉ tiêu Fe, , độ cứng, pH đều nằm trong quy chuẩn cho phép về chất lƣợng nƣớc ăn uống và chất lƣợng nƣớc sinh hoạt của bộ y tế. Chỉ tiêu thì có 6 mẫu vƣợt quá quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc dƣới đất năm 2015. Chỉ tiêu COD vƣợt quá rất nhiều lần so với quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc dƣới đất năm 2008. Nguyên nhân gây ô nhiễm chủ yếu là do xả thải không hợp lý các chất thải sinh hoạt và chăn nuôi ra ao hồ. - Từ kết quả nghiên cứu về những vấn đề xảy ra đối với nguồn nƣớc sinh hoạt trong khu vực nghiên cứu, khóa luận đã đƣa ra các giải pháp nhƣ giải pháp quản lý, giải pháp tuyên truyền giáo dục và giải pháp kĩ thuật. Đặc biệt, khóa luận đã xây dựng bể lọc nƣớc quy mô hộ gia đình nhằm khắc phục, duy trì và nâng cao chất lƣợng nƣớc ngầm tại khu vực với giá 1.601.520 đồng phù hợp với các hộ dân có điều kiện kinh tế khó khăn.
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT KHÓA LUẬN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................ 1 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................. 2 1.1. Tổng quan về nƣớc sinh hoạt .................................................................... 2 1.1.1. Một số khái niệm về nƣớc sinh hoạt ....................................................... 2 1.1.2. Nguồn cấp nƣớc sinh hoạt ....................................................................... 2 1.1.3. Các hình thức sử dụng nƣớc sinh hoạt phổ biến ở Việt Nam ................. 4 1.1.4. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng nƣớc sinh hoạt ............................... 5 1.2. Thực trạng nƣớc sinh hoạt ở Việt Nam ..................................................... 8 1.3. Một số nghiên cứu về nƣớc sinh hoạt ở Việt Nam ................................. 10 1.4. Một số mô hình xử lý nƣớc sinh hoạt ..................................................... 11 CHƢƠNG II MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................................................13 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 13 2.1.1. Mục tiêu chung ...................................................................................... 13 2.1.2. Mục tiêu cụ thể ...................................................................................... 13 2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 13 2.3. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu ............................................................ 13 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 13 2.4.1. Phƣơng pháp kế thừa số liệu ................................................................. 13 2.4.2. Phƣơng pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp .......................................... 14 2.4.3. Phƣơng pháp điều tra phỏng vấn .......................................................... 14 2.4.4. Phƣơng pháp lấy mẫu ngoài hiện trƣờng .............................................. 14
2.4.5. Phƣơng pháp phân tích trong phòng thí nghiệm ................................... 17 2.4.6. Phƣơng pháp xử lý số liệu ngoại nghiệp ............................................... 23 SAU KHI TIẾN HÀNH PHÂN TÍCH XONG CÁC CHỈ TIÊU, KẾT QUẢ ĐƢỢC SO SÁNH VỚI: .............................................................................23 CHƢƠNG III ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................................25 3.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................... 25 3.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................ 25 3.1.2. Khí hậu .................................................................................................. 25 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ......................................................................... 26 3.2.1. Sản xuất nông nghiệp ............................................................................ 26 3.2.2. Chăn nuôi .............................................................................................. 26 3.2.3. Thƣơng mại, dịch vụ ............................................................................. 26 3.3. Văn hóa – xã hội ...................................................................................... 27 3.3.1. Dân số .................................................................................................... 27 3.3.2. Văn hóa ................................................................................................. 27 3.3.3. Giáo dục ................................................................................................ 27 3.3.4. Y tế ........................................................................................................ 28 CHƢƠNG IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .....................29 4.1. Thực trạng sử dụng nƣớc sinh hoạt tại Xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, Thành phố Hà Nội ...................................................................................................... 29 4.1.1. Các nguồn cung cấp nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, Thành phố Hà Nội ........................................................................................... 29 4.1.2. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, Thành phố Hà Nội ........................................................................................... 30 4.2. Đánh giá chất lƣợng nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, Thành phố Hà Nội ...................................................................................................... 32 4.2.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu ............................................................... 32
4.3. Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng nƣớc sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.............................................................. 41 4.3.1. Giải pháp quản lý .................................................................................. 41 4.3.2. Giải pháp truyền thông – giáo dục ........................................................ 42 4.3.3. Giải pháp kĩ thuật .................................................................................. 42 CHƢƠNG V KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ..............................49 5.1. Kết luận .................................................................................................... 49 5.2. Tồn tại ...................................................................................................... 49 5.3. Kiến nghị ................................................................................................. 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ COD Nhu cầu oxi hóa học KPH Không phát hiện Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc QCVN 01:2009/BYT ăn uống Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc QCVN 02:2009/BYT sinh hoạt Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc QCVN 09:2008/BTNMT dƣới đất ban hành năm 2008 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc QCVN 09:2015/BTNMT dƣới đất ban hành năm 2015 TDS Total Dissolved Solid – Tổng hàm lƣợng chất rắn hòa tan UBND Uỷ ban nhân dân
DANH MỤC BẢNG Bảng 2. 1: Tọa độ và kí hiệu các điểm lấy mẫu ............................................ 15 Bảng 4. 1: Bảng tỷ lệ phần trăm các loại hình sử dụng nƣớc sinh hoạt của ngƣời dân ..................................................................................................... 29 Bảng 4. 2: Tỷ lệ các biện pháp sử dụng để xử lý nƣớc tại khu vực nghiên cứu31 Bảng 4. 3: Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong phòng thí nghiệm mẫu nƣớc ngầm ............................................................................................................ 33 Bảng 4. 4: Tốc độ lọc của bể lọc chậm ......................................................... 43 Bảng 4. 5: chí phí ƣớc tính để xây dựng mô hình [7], [8], [20] ..................... 48 Bảng 4. 6: Giá các loại máy lọc nƣớc [18].................................................... 48
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2. 1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu ........................................................................ 16 Hình 2. 2: Bút đo pH điện tử hiện số .............................................................. 17 Hình 2. 3: Máy đo EC, TDS, Sal..................................................................... 17 Hình 4. 1: Đánh giá của ngƣời dân về chất lƣợng nguồn nƣớc đang sử dụng 31 Hình 4. 2: Giá trị đo pH tại các điểm lấy mẫu ................................................ 36 Hình 4. 3: Giá trị TDS trong nƣớc tại các điểm lấy mẫu ................................ 37 Hình 4. 4: Độ cứng trong nƣớc tại các điểm lấy mẫu ..................................... 37 Hình 4. 5: Giá trị hàm lƣợng COD tại các điểm nghiên cứu .......................... 38 Hình 4. 6: Hàm lƣợng sắt tổng số trong nƣớc tại các điểm lấy mẫu .............. 39 Hình 4. 7: Hàm lƣợng amoni trong nƣớc tại các điểm lấy mẫu ...................... 40 Hình 4. 8: Hàm lƣợng nitrit trong nƣớc tại các điểm lấy mẫu ........................ 41 Hình 4. 9: Bản vẽ thiết kế mô hình bể lọc đơn giản quy mô hộ gia đìn ......... 46
ĐẶT VẤN ĐỀ Nƣớc là nguồn tài nguyên quý giá mà tạo hóa ban tặng cho hành tinh chúng ta. Nƣớc chiếm 97% bề mặt Trái đất nhƣng chỉ có 3% dùng đƣợc cho các hoạt động sinh hoạt, đời sống và sản xuất. Trong 3% lƣợng nƣớc dùng đƣợc có 2,15% ở dạng bằng nƣớc, 0,62% nƣớc dƣới đất chiếm còn lại là nƣớc ao hồ, sông, suối. Hàng ngày, mỗi ngƣời cần tối thiểu 60 – 80 lít nƣớc và tối đa khoảng 150 – 200 lít nƣớc dùng cho sinh hoạt [1]. Vì vậy, nguồn nƣớc dƣới đất là nguồn cung cấp nƣớc chủ yếu cho các hoạt động sinh hoạt, đời sống và sản xuất của con ngƣời. Việt Nam là một nƣớc đang trên đà phát triển, tốc độ phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng nhanh, cùng với sự bùng nổ dân số, nhu cầu sử dụng nƣớc ngày càng tăng trong khi nguồn tài nguyên không đổi, dẫn đến môi trƣờng nƣớc ô nhiễm nặng. Hiện nay, vấn đề về nƣớc sạch và môi trƣờng đang đƣợc nhà nƣớc quan tâm, dành vốn đầu tƣ, nâng cấp hệ thống cung cấp nƣớc sạch đặc biệt là ở vùng nông thôn. Xã Phú Sơn là một trong những xã nghèo của huyện Ba Vì, Hà Nội, đời sống nhân dân còn gặp nhiều khó khăn. Nƣớc dùng trong sinh hoạt chủ yếu lấy từ giếng đào, thiếu nƣớc vào mùa khô mà dân số ngày càng tăng, nhu cầu sử dụng nƣớc cũng tăng. Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng nước sinh hoạt tại xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội” đã đƣợc thực hiện nhằm góp phần nâng cao chất lƣợng nƣớc sinh hoạt cho ngƣời dân tại khu vực nghiên cứu. 1
CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về nƣớc sinh hoạt 1.1.1. Một số khái niệm về nƣớc sinh hoạt Nƣớc sinh hoạt là nƣớc sạch hoặc nƣớc có thể dùng để ăn, uống, vệ sinh của con ngƣời [14]. Nguồn nƣớc sinh hoạt là nguồn nƣớc có thể cung cấp nƣớc sinh hoạt hoặc có thể xử lý thành nƣớc sinh hoạt [14]. Hiện nay, nguồn cung cấp nƣớc cho sinh hoạt bao gồm nƣớc dƣới đất, nƣớc mặt và nƣớc mƣa. 1.1.2. Nguồn cấp nƣớc sinh hoạt a. Nước mặt Nƣớc mặt là nƣớc tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo [14]. Sự bốc hơi nƣớc trong đất, ao, hồ, sông, biển; sự thoát hơi nƣớc ở động vật và thực vật.., hơi nƣớc vào trong không khí và ngƣng tụ lại trở về thể lỏng và rơi xuống mặt đất thành mƣa, nƣớc mƣa chảy tràn trên mặt đất từ cao xuống thấp tạo nên các dòng chảy hình thành nên thác, ghềnh, suối, sông và đƣợc tích tụ ở những nơi thấp trên lục địa hình thành hồ hoặc đƣợc đƣa thẳng ra biển hình thành nên lớp nƣớc trên bề mặt của vỏ trái đất. Thành phần hóa học của nƣớc bề mặt phụ thuộc vào tính chất đất đai mà dòng nƣớc chảy qua đến các thủy vực, chất lƣợng nƣớc mặt còn chịu ảnh hƣởng bởi các quá trình tự nhiên cũng nhƣ các hoạt động của con ngƣời. Trong nƣớc mặt thƣờng xuyên có các chất khí hòa tan chủ yếu là oxy. Nƣớc mặt thƣờng có hàm lƣợng chất rắn lơ lửng đáng kể với kích thƣớc khác nhau, các hạt có kích thƣớc lớn có khả năng lắng tự nhiên, các chất lơ lửng có kích thƣớc hạt keo thƣờng gây ra độ đục của nƣớc. Ngoài ra, trong nƣớc có nhiều rong rêu, xác động vật nổi và chất hữu cơ do sinh vật phân hủy. Chất lƣợng nƣớc mặt thay đổi theo không gian và thời gian. Ngày nay, dƣới tác động của các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con ngƣời môi trƣờng nƣớc mặt đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. 2
b. Nước dưới đất Nƣớc dƣới đất là nƣớc tồn tại trong các tầng chứa nƣớc dƣới đất [14]. Nƣớc dƣới đất có diện tích phân bố rộng rãi từ vùng ẩm ƣớt cho tới sa mạc, ở núi cao, vùng cực của Trái Đất. Có 4 con đƣờng hình thành nƣớc dƣới đất [15]:  Do nƣớc mƣa, nƣớc mặt trong sông hồ, đầm lầy,... ngấm xuống các tầng đất đá bên dƣới khi những tầng này có đới độ rỗng cao. Phần lớn nƣớc dƣới đất phụ thuộc dạng này.  Trong trầm tích, khi lắng đọng thì ở dạng bùn ƣớt. Quá trình trầm tích tiếp theo tạo ra lớp đè lên trên, gây nén kết đá và nƣớc bị tách ra thành vỉa. Các vỉa nƣớc dƣới đáy mỏ dầu khí thuộc dạng này.  Nguyên sinh: Do magma nguội đi thì quá trình kết tinh xảy ra, lƣợng dƣ hydro và oxy nếu có sẽ tách ra, rồi kết hợp thành nƣớc. Nƣớc tách ra từ magma tạo ra khí hơi nƣớc, mây rồi tích tụ tạo ra các đại dƣơng cổ. Nguồn nƣớc từ magma đã giảm nhiều, do vỏ Trái Đất hiện nay dày hơn, và hydro là nguyên tố nhẹ nên ít nằm lại trong lòng Trái Đất.  Thứ sinh: Các hoạt động thâm nhập làm nóng đất đá, gây biến chất các lớp trầm tích bên trên, dẫn đến giải phóng nƣớc từ trầm tích. Nƣớc dƣới đất đƣợc phân chia thành nhiều loại trong đó nƣớc ngầm là một dạng của nƣớc dƣới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời nhƣ cát, sạn, cát bồ kết, trong các khe nứt, hang karxto dƣới bề mặt Trái Đất. Nguồn nƣớc ngầm cũng chính là nguồn cung cấp chính cho các hoạt động sinh hoạt. So với nƣớc mặt, chất lƣợng nƣớc dƣới đất thƣờng tốt hơn và ít chịu ảnh hƣởng bởi các hoạt động của con ngƣời. Vì vậy, thành phần và tính chất của nƣớc dƣới đất cũng khác so với nƣớc mặt. Trong nƣớc dƣới đất hầu nhƣ không chứa rong rêu, các chất rắn lơ lửng một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nƣớc. Thành phần đáng quan tâm trong nƣớc dƣới đất là các tạp chất hòa tan do ảnh hƣởng của điều kiện địa tầng, sinh hóa thời tiết, các quá trình phong hóa và ở khu vực. Nƣớc dƣới đất thƣờng có độ pH thấp hơn so với 3
nƣớc mặt, trọng lƣợng nƣớc thƣờng xuyên có mặt các ion Mn2+, Fe2+, Ca2+, Mg2+,... Tuy nhiên, nƣớc dƣới đất cũng có thể bị nhiễm bẩn do các tác động của con ngƣời. Các chất thải của con ngƣời và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hóa học, việc sử dụng phân bón hóa học.... tất cả những chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm xuống đất vào nguồn nƣớc, tích tụ và làm ô nhiễm nguồn nƣớc dƣới đất. c. Nước mưa Nƣớc mƣa là một dạng ngƣng tụ của hơi nƣớc khi gặp điều kiện lạnh, mƣa có các dạng nhƣ mƣa phùn, mƣa rào, mƣa đá, các dạng khác nhƣ tuyết, mƣa tuyết, sƣơng. Mƣa đƣợc tạo ra khi các giọt nƣớc khác nhau rơi xuống bề mặt Trái Đất từ các đám mây. Không phải toàn bộ các cơn mƣa đều có thể rơi xuống đến bề mặt, một số bị bốc hơi trên đƣờng rơi xuống do đi qua không khí khô, tạo ra một dạng khác của sự ngƣng đọng. Nƣớc mƣa có phần giống nhƣ nƣớc cất vì cũng là hơi nƣớc ngƣng tụ. Hơi nƣớc từ mặt biển, sông, hồ,... bốc lên nhập vào các tầng khí quyển, gặp lạnh ngƣng tụ lại và rơi thành mƣa. Nƣớc mƣa rơi từ độ cao xuống sẽ hòa tan và tiếp xúc với các tạp chất trong không khí, vì vậy trong nƣớc mƣa có chứa nhiều bụi, vi khuẩn, các tạp chất hóa học vô cơ và hữu cơ. Lƣợng vi khuẩn và các tạp chất hóa học nhiều hay ít tùy thuộc vào mùa và vùng, khu vực,... Nƣớc mƣa là loại nƣớc mềm vì không có các muối khoáng Ca, Mg; có tính axit nhẹ (độ pH khoảng từ 6,2 – 6,4) do khí Nitơ kết hợp với oxy (nhờ các tia lửa điện của sấm sét) rồi kết hợp với nƣớc thành axit nitric. 1.1.3. Các hình thức sử dụng nƣớc sinh hoạt phổ biến ở Việt Nam a. Giếng khoan Giếng khoan đƣợc sử dụng ở các vùng thiếu nƣớc ngầm tầng nông thôn hoặc không đủ diện tích mặt bằng để đào giếng. Đặc điểm chung của giếng khoan là sâu và có chất lƣợng đảm bảo hơn nƣớc giếng đào. Hiện nay, các giếng khoan thƣờng đi kèm theo hệ thống bể lọc đơn giản 4
sử dụng các vật liệu lọc nhƣ cát, sỏi, than hoạt tính,... nhằm nâng cao chất lƣợng nƣớc ngầm. b. Giếng khơi Giếng khơi hay giếng đào đây là hình thức đƣợc áp dụng phổ biến ở các vùng nông thôn Việt Nam. Giếng khơi thƣờng có độ sâu không lớn do đó nguồn nƣớc vẫn bị ảnh hƣởng của nguồn nƣớc mặt và nguồn nƣớc thải. Đặc biệt khi xảy ra lũ nguồn nƣớc giếng khơi sẽ bị ô nhiễm nếu không có biện pháp xử lý thích hợp. Đặc điểm của nguồn nƣớc giếng khơi là có chứa hàm lƣợng lớn các chỉ tiêu nhƣ: nitrat, chất hữu cơ, sắt, độ đục,... có thể chứa các sinh vật lạ. c. Bể chứa nước mưa Bể chứa nƣớc mƣa cũng là một hình thức sử dụng rộng rãi ở các vùng nông thôn, đặc biệt là ở các vùng nông thôn miền núi. Tuy nhiên hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trƣờng không khí đang ngày càng gia tăng đã làm giảm chất lƣợng nƣớc mƣa, mặt khác do biến đổi khí hậu lƣợng nƣớc mƣa càng thay đổi bất thƣờng không đủ để đáp ứng nhu cầu sử dụng. d. Hệ thống cấp nước Hệ thống cấp nƣớc là tổ hợp những công trình có chức năng thu nƣớc, xử lý nƣớc, vận chuyển, điều hòa và phân phối nƣớc. Hệ thống này đƣợc áp dụng cho các thành phố, đô thị, cộng đồng nông thôn, khu công nghiệp,... nhằm mục đích phục vụ cho các hoạt động sinh hoạt, sản xuất, chữa cháy. Nƣớc đƣợc lấy từ các nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm qua các khâu xử lý và đƣợc chứa trong các bể chứa nƣớc sạch có dung tích lớn. Sau đó, nƣớc đƣợc bơm lên các đài nƣớc hoặc trực tiếp đi đến từng hộ sử dụng. 1.1.4. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng nƣớc sinh hoạt a. Màu sắc Nƣớc tự nhiên thƣờng trong suốt và không màu, cho phép ánh mặt trời có thể chiếu tới các tầng nƣớc sâu. Nƣớc sinh hoạt chủ yếu lấy từ nguồn nƣớc ngầm thông thƣờng khi vừa bơm lên nƣớc trong, không màu tuy nhiên khi để tiếp xúc với không khí một thời gian sẽ xuất hiện các phản ứng oxy hóa các ion 5
kim loại có trong nƣớc làm cho nƣớc có màu. Tùy theo màu sắc của nƣớc có thể đánh giá mức độ và nguyên nhân ô nhiễm từ đó lựa chọn phƣơng pháp xử lý hiệu quả. b. Mùi vị Nƣớc tự nhiên không mùi, không vị. Nƣớc có mùi vị lạ gây cảm giác khó chịu, nguyên nhân là do các túi khí trong lòng đất đƣợc bơm lên theo dòng nƣớc (mùi bùn đất) hoặc do nguồn nƣớc thải, sự phân hủy chất hữu cơ ở khu vực xung quanh thấm vào mạch nƣớc ngầm (mùi trứng thối) cũng có thể do trong nguồn nƣớc có các ion sắt, magan gây mùi tanh... c. pH Giá trị độ pH là một trong những yếu tố quan trọng để xác định nƣớc về mặt hóa học, độ pH là chỉ tiêu quan trọng đối với mỗi giai đoạn trong môi trƣờng, là một chỉ tiêu cần phải kiểm tra đối với chất lƣợng nƣớc. Trong nƣớc uống, pH hầu nhƣ ít ảnh hƣởng tới sức khỏe, trừ khi cho trẻ nhỏ uống trực tiếp trong thời gian dài (ảnh hƣởng đến hệ men tiêu hóa). Khi pH < 6,5 nƣớc có tính axit, ăn mòn gây tác hại đối với đƣờng ăn uống , các vật liệu chứa nƣớc, có thể gây nguy cơ hòa tan các kim loại vào trong nƣớc nhƣ: sắt, đồng, kẽm.... có trong các vật chứa nƣớc, đƣờng ống nƣớc. Khi pH > 8 làm giảm hiệu suất diệt khuẩn bằng Clo. d. Độ đục Độ đục của nƣớc là mức độ ngăn cản ánh sáng xuyên qua nƣớc. Độ đục của nƣớc có thể do nhiều loại chất lơ lửng bao gồm các loại có kích thƣớc hạt keo đến những hệ phân tán thô gây nên nhƣ các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật,... Nó cũng chứa nhiều thành phần hóa học: vô cơ, hữu cơ....  Độ đục cao biểu thị nồng độ nhiễm bẩn trong nƣớc tƣơng đối cao.  Nó ảnh hƣởng đến quá trình lọc vì lỗ thoát nƣớc sẽ nhanh chóng bị bịt kín. e. Độ cứng Độ cứng là đại lƣợng biểu thị hàm lƣợng các ion hóa trị (II) mà chủ yếu là ion Ca2+ và Mg2+. Độ cứng đƣợc chia làm 3 loại gồm: 6
 Nƣớc cứng tạm thời (là loại nƣớc cứng khi đun sôi thì mất tính cứng do muối hiđrocacbonat bị nhiệt phân thành muối không tan). Tính cứng tạm thời do các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 gây ra.  Nƣớc cứng vĩnh cửu: Tính cứng vĩnh cửu của nƣớc do các loại muối MgCl2, CaCl2, MgSO4, CaSO4 gây ra.  Nƣớc cứng toàn phần là nƣớc cứng có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu. Dùng nƣớc có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng khi giặt giũ, đóng rắn trong các thành ống dẫn của mỗi nồi hơi làm giảm khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị, làm tăng tính ăn mòn do tăng nồng độ H+. f. Tổng chất rắn hòa tan (TDS) Tổng chất rắn hòa tan là tổng số các ion mang điện tích bao gồm khoáng chất, nitrat, canxi, magie, muối bicacbonat, clorua, sulfat, ion natri hữu cơ và các ion khác. 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 có thể gây ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe con ngƣời. Vì vậy, TDS thƣờng đƣợc lấy làm cơ sở ban đầu để xác định mức độ sạch của nguồn nƣớc. g. Nhu cầu oxy hóa học Chỉ số COD là lƣợng oxy hóa cần thiết tính bằng gam hoặc miligam cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong mẫu nƣớc thành cacbonic và nƣớc. Chỉ số COD biểu thị lƣợng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng hóa học, bao gồm cả lƣợng các chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng vi sinh vật. h. Các hợp chất của nitơ Các hợp chất của nitơ có thể có sẵn trong tự nhiên. Tuy nhiên, sự tăng về mặt hàm lƣợng của các hợp chất Nitơ trong nguồn nƣớc cấp sinh hoạt là do sự phát sinh trong các hoạt động công nghiệp, các dòng thải. Khi khai thác nguồn nƣớc ngầm, vi sinh vật trong nƣớc nhờ oxy hóa không khí chuyển amoni thành nitrit và nitrat tích tụ trong nguồn nƣớc. Khi con ngƣời sử dụng nguồn nƣớc này với mục đích ăn uống thì cơ thể sẽ hấp thụ nitrit và chất này sẽ tranh oxy 7
của hồng cầu làm cho Hemoglobin mất khả năng lấy oxy, dẫn đến tình trạng thiếu máu, da xanh. Ngoài ra, Nitrit kết hợp với các axit amin trong thực phẩm làm thành một họ chất Nitrosamin chất này có thể gây tổn thƣơng tế bào, đây cũng chính là nguyên nhân gây ra ung thƣ. i. Hàm lượng sắt tổng số trong nước Trong nƣớc ngầm sắt thƣờng tồn tại dƣới dạng Fe2+, kết hợp với các gốc bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi tồn tại dƣới dạng keo của axit humic, fuvic hoặc keo silic. Hàm lƣợng sắt có trong nƣớc trong các nguồn nƣớc ngầm thƣờng cao và phân bố không đều, phụ thuộc vào các lớp trầm tích dƣới đất sâu nơi dòng nƣớc chảy qua. Khi tiếp xúc với oxy hoặc tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu đỏ nâu gây mất thẩm mỹ cho nƣớc, làm cho quần áo bị ố vàng, sàn nhà, dụng cụ bị ố màu nâu đỏ. Hơn nữa, khi nƣớc chảy qua đƣờng ống, sắt sẽ lắng cặn gây gỉ sét, tắc nghẽn trong đƣờng ống. Ngoài ra, lƣợng sắt có thể có nhiều trong nƣớc sẽ làm cho thực phẩm biến chất, thay đổi màu sắc mùi vị làm giảm việc tiêu hóa và hấp thu các loại thực phẩm, gây khó tiêu... j. Clorua (Cl-) Cl- là ion chính trong nƣớc thiên nhiên biểu thị độ mặn. Cl- có nhiều nhất trong nƣớc biển và các mỏ muối. Trong nƣớc ngọt và nƣớc ngầm hàm lƣợng Cl- thƣờng dao động từ 20 mg/l – 800mg/l. Cl- rất có ích cho cơ thể, nhƣng ở hàm lƣợng cao lại có thể gây suy thận, góp phần tăng nguy cơ cao huyết áp,... 1.2. Thực trạng nƣớc sinh hoạt ở Việt Nam Việt Nam là quốc gia có tài nguyên nƣớc dƣới lòng đất khá lớn. Nhƣng theo đánh giá của hội tài nguyên nƣớc quốc tế (IWRA), hiện nay Việt Nam đang đƣợc xếp hạng vào nhóm quốc gia bị thiếu nƣớc. Ƣớc tính, lƣợng nƣớc bình quân đầu ngƣời mỗi năm của ngƣời dân Việt Nam chỉ là 3.840 m3/năm, thấp hơn so với chỉ tiêu tối thiểu là 4.000m3/ngƣời/năm. Một thống kê gần đây của Viện y học lao động và vệ sinh môi trƣờng cho thấy, có tới 20% dân số Việt Nam hiện chƣa từng đƣợc tiếp cận với nguồn nƣớc sạch. Mức độ ô nhiễm, 8
khan hiếm nguồn nƣớc sạch hiện đang trong tình trạng báo động rất nguy hiểm. Và nguyên nhân chủ yếu là hạn hán gay gắt kéo dài tại nhiều nơi. Đồng thời tình trạng ô nhiễm môi trƣờng và nguồn nƣớc xảy ra nghiêm trọng. Theo nghiên cứu của Trung tâm Quan trắc và dự báo tài nguyên nƣớc, Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng (năm 2011), đã công bố kết quả quan trắc tài nguyên nƣớc dƣới đất ở khu vực đồng bằng Bắc bộ, Nam bộ và Tây nguyên. Theo đó, mực nƣớc ngầm đang sụt giảm mạnh, chất lƣợng nƣớc ở nhiều nơi cũng không đạt tiêu chuẩn. Ở Đồng bằng bắc bộ, mực nƣớc ngầm hạ sâu, đặc biệt ở khu vực Mai Dịch, quận Cầu Giấy, Hà Nội. Vào mùa khô, 7/7 mẫu đều có hàm lƣợng amoni cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Riêng ở xã Tân Lập, huyện Đan Phƣợng, hàm lƣợng amoni lên đến 23,30 mg/l, gấp 233 lần tiêu chuẩn cho phép. Ngoài ra, còn có 17/32 mẫu có hàm lƣợng mangan vƣợt quá hàm lƣợng tiêu chuẩn, 4/32 mẫu có hàm lƣợng asen vƣợt tiêu chuẩn... Còn tại khu vực đồng bằng Nam Bộ các mẫu quan sát đƣợc cho thấy, các hàm lƣợng chất mangan và metan cũng vƣợt quá ngƣỡng cho phép. Cá biệt, nhiều nơi ở khu vực Tây Nam Bộ, nơi có địa hình thấp hơn, đƣợc bao phủ bởi nhiều hệ thống sông ngòi thì những hóa chất này cũng nhiều hơn [4]. Tuy nhiên, hiện nay có rất nhiều chƣơng trình hay dự án về nƣớc sạch đang đƣợc triển khai. Tính đến năm 2013, trên khắp cả nƣớc đều xây dựng nhiều nhà máy cấp nƣớc ở các mức độ khác nhau. Tổng công suất thiết kế đạt 3,42 triệu m3/ngày đêm. Nhiều nhà máy xây dựng trong thời gian gần đây có dây chuyền công nghệ xử lý và thiết bị hiện đại. Tuy nhiên hiệu quả cấp nƣớc còn thấp trung bình chỉ đạt 45% tổng dân số đô thị đƣợc cấp nƣớc và tỷ lệ thất thoát nƣớc còn cao đối với đô thị có hệ thống cấp thoát nƣớc cũ tỷ lệ thất thoát nƣớc lên đến gần 40 - 50 lít/ngƣời/ngày. Tại các vùng nông thôn và vùng núi xa xôi ở Việt Nam, ngƣời dân chủ yếu vẫn dùng nƣớc lấy từ sông, suối, ao, hồ và nƣớc giếng để sử dụng sinh hoạt. Theo số liệu của Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn thì tính đến hết 9
năm 2015, có khoảng 86% số dân nông thôn đƣợc sử dụng nƣớc hợp vệ sinh với số lƣợng nƣớc tối thiểu là 60 lít/ngƣời/ngày, trong đó 45% đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng sinh hoạt (QCVN 02:2009/BYT) [3]. Nhƣ vậy, trung bình mỗi ngƣời dân nông thôn ở Việt Nam chỉ đƣợc dùng khoảng 30-50 lít nƣớc mỗi ngày, ít hơn 10 lần so với ngƣời dân tại các nƣớc phát triển. Việt Nam hoàn thành chƣơng trình nƣớc sạch và vệ sinh môi trƣờng nông thôn giai đoạn 2011 – 2015. Tính đến hết năm 2015, trên địa bàn cả nƣớc đã có khoảng 86% số dân nông thôn đƣợc sử dụng nƣớc hợp vệ sinh trong đó 45% đạt quy chuẩn quốc gia về chất lƣợng sinh hoạt (QCVN 02:2009/BYT). Tuy nhiên việc cấp nƣớc và vệ sinh môi trƣờng còn có sự chênh lệch giữa các vùng núi xa xôi nơi có tỷ lệ cao ngƣời giàu nghèo và dân tộc thiểu số thì kết quả thực hiện chƣơng trình vẫn còn thấp. Vì vậy, nƣớc ta tiếp tục thực hiện Chƣơng trình nƣớc sạch và vệ sinh môi trƣờng trong giai đoạn mới) [3]. 1.3. Một số nghiên cứu về nƣớc sinh hoạt ở Việt Nam Cho tới thời điểm này, đã có nhiều dự án, công trình nghiên cứu về nƣớc sinh hoạt do các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc, các tổ chức quốc tế thực hiện ở Việt Nam điển hình nhƣ sau: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nƣớc: “Nghiên cứu ứng dụng màng lọc nano trong công nghệ xử lý nước biển áp lực thấp thành nước sinh hoạt cho các vùng ven biển và hải đảo Việt Nam“ đƣợc thực hiện bởi PGS.TS Trần Đức Hạ cùng với cán bộ trƣờng Đại học Xây Dựng, đề tài thực hiện trong thời gian từ tháng 1/2010 đến tháng 6/2012 với tổng số kinh phí 2670 triệu đồng. Mục tiêu của đề tài nhằm sử dụng màng lọc áp lực thấp trong các dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc biển và ven biển thành nƣớc dùng cho sinh hoạt, lắp đặt trình diễn hệ thống xử lý nƣớc biển áp lực thấp bằng màng lọc nano trong phòng thí nghiêm và ở quy mô thử nghiệm.Kết thúc đề tài, mô hình thiết bị lọc nƣớc biển ứng dụng màng lọc nano đã thử nghiệm thành công, nƣớc biển sau khi lọc đạt tiêu chuẩn nƣớc sinh hoạt theo quy chuẩn của bộ y tế. Dự án “Nghiên cứu cải thiện chất lượng nước sinh hoạt tại thành phố Hồ Chí Minh“ đƣợc UBND thành phố HCM phê duyệt năm 2008 với tổng giá 10