Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất sử dụng an toàn nước mưa cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội

Header Page of 126 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Văn An NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG AN TOÀN NƢỚC MƢA CHO SINH HOẠT TẠI MỘT SỐ HUYỆN NGOẠI THÀNH HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2016 Footer Page of 126 Header Page of 126 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Văn An NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG AN TOÀN NƢỚC MƢA CHO SINH HOẠT TẠI MỘT SỐ HUYỆN NGOẠI THÀNH HÀ NỘI Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật môi trƣờng 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN THỊ HÀ Hà Nội - 2016 Footer Page of 126 Header Page of 126 LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu, nhận đƣợc giúp đỡ, động viên thầy cô giáo, bạn bè, gia đình Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Công nghệ môi trƣờng, thầy cô giáo cán Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ hoàn thành đƣợc đề tài nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn đến cô giáo hƣớng dẫn, PGS.TS Nguyễn Thị Hà hƣớng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình có nhiều góp ý quý báu cho trình nghiên cứu Tôi xin cảm ơn Trung tâm Y tế dự phòng Hà Nội tạo điều kiện cho thực phân tích chất lƣợng nƣớc Trung tâm Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp Khoa Xét nghiệm – Trung tâm Y tế dự phòng Hà Nội giúp đỡ hoàn thành công trình nghiên cứu Do thời gian nghiên cứu trình độ chuyên môn hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp để đề tài nghiên cứu đƣợc hoàn thiện Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Học viên Trần Văn An Footer Page of 126 Header Page of 126 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 Hiện trạng chất lƣợng nƣớc sinh hoạt, ăn uống ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời 1.1.1 Hiện trạng nguồn nƣớc sử dụng ăn uống, sinh hoạt 1.1.2 Hiện trạng chất lƣợng nƣớc mƣa sử dụng ăn uống, sinh hoạt .7 1.1.3 Ảnh hƣởng chất lƣợng nƣớc ăn uống đến sức khỏe ngƣời 13 1.2 Các phƣơng pháp thu, tích chứa xử lý nƣớc mƣa giới Việt Nam 19 1.2.1 Phƣơng pháp thu nƣớc mƣa 19 1.2.2 Phƣơng pháp lƣu chứa nƣớc mƣa 23 1.2.3 Phƣơng pháp xử lý làm nƣớc mƣa 29 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .34 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 34 2.2.1 Kế thừa, thu thập tài liệu, thông tin, số liệu 34 2.2.2 Phƣơng pháp khảo sát thực tế, lấy mẫu nghiên cứu trƣờng 34 2.2.3 Các thông số phân tích chất lƣợng nƣớc mƣa 39 2.2.4 Mô hình bể lƣu chứa nƣớc mƣa loại vật liệu .40 2.2.5 Đánh giá, xử lý số liệu .40 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Thực trạng hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa khu vực nghiên cứu 42 3.1.1 Thực trạng hệ thống thu nƣớc mƣa 42 3.1.2 Thực trạng hệ thống lƣu chứa nƣớc mƣa 42 3.2 Thực trạng chất lƣợng nƣớc mƣa khu vực nghiên cứu .47 3.2.1 Đánh giá cảm quan chất lƣợng nƣớc mƣa 47 3.2.2 Thông số giá trị pH 47 Footer Page of 126 Header Page of 126 3.2.3 Chỉ số pecmanganat 49 3.2.4 Các thông số hóa học khác (nitrit, nitrat, amoni, sắt tổng số, độ cứng tổng số, clorua, asen) 50 3.2.5 3.3 Thông số vi sinh vật (Tổng coliforms E Coli) .51 Đánh giá sơ nguyên nhân chất lƣợng nƣớc mƣa không đạt tiêu chuẩn 54 3.3.1 Nguyên nhân ảnh hƣởng đến giá trị pH 54 3.3.2 Nguyên nhân ảnh hƣởng đến số pecmanganat 57 3.3.3 Nguyên nhân ảnh hƣởng đến thông số vi sinh vật 57 3.4 Đề xuất mô hình thu lƣu chứa nƣớc mƣa an toàn .58 3.4.1 Khoảng thời gian thu nƣớc mƣa thích hợp năm 58 3.4.2 Thời điểm thu nƣớc trận mƣa 58 3.4.3 Hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa 59 3.4.4 Hệ thống xử lý nƣớc mƣa đảm bảo an toàn cho ăn uống 63 3.4.5 Lƣu chứa nƣớc mƣa vào lòng đất để sử dụng lâu dài .64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 Kết luận: 69 Kiến nghị: 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 73 Footer Page of 126 Header Page of 126 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Một số nguồn nƣớc trái đất Bảng Hiện trạng khai thác sử dụng nƣớc dƣới đất Đồng Bắc bộ, Hà Nội toàn lãnh thổ Việt Nam Bảng Kết phân tích nƣớc mƣa làng Lai Xá Cự Khê sau lắp lọc năm 2011 10 Bảng Các nhóm nguồn vi sinh vật gây bệnh đƣợc tìm thấy hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa .12 Bảng Số liệu chất lƣợng nƣớc mƣa vùng Tây Nam nƣớc Pháp 13 Bảng Một số đƣờng phơi nhiễm với yếu tố nguy sinh vật nƣớc 15 Bảng Một số sinh vật gây bệnh lây qua đƣờng nƣớc ăn uống 16 Bảng Hệ số thu nƣớc loại mái thu 20 Bảng Các thông số hệ thống thu gom nƣớc mƣa bổ sung vào tầng nƣớc ngầm 29 Bảng 10 Công nghệ lọc dạng vi sinh vật bị loại bỏ 31 Bảng 11 Liều lƣợng tia UV cần thiết để bất hoạt Cryptosporidium, Giardia, Virus 31 Bảng 12 Thời gian cần thiết để chlorine có tác dụng Cryptosporidium, Giardia, Virus (nồng độ chlorine tự = 1,0 mg/L; pH = 7,0, nhiệt độ =200C) 32 Bảng 13 Hiệu bất hoạt Giardia nồng độ 3-log (99,9%) thay đổi pH, nhiệt độ, nồng độ chlorine tự 32 Bảng 14 Vị trí lấy mẫu nƣớc mƣa ba huyện Đan Phƣợng, Phúc Thọ Ứng Hòa .34 Bảng 15 Các thông số khảo sát hệ thống thu gom lƣu chứa nƣớc mƣa 38 Bảng 16 Các thông số phân tích chất lƣợng nƣớc mƣa 39 Bảng 17 Phân loại biến số nghiên cứu phƣơng pháp thu thập 40 Bảng 18 Tỷ lệ thống kê thông số hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa Ứng Hòa, Đan Phƣợng Phúc Thọ 45 Footer Page of 126 Header Page of 126 Bảng 19 Thống kê số năm, thể tích bể hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa Ứng Hòa, Đan Phƣợng Phúc Thọ 46 Bảng 20 Tỷ lệ số thông số đạt tiêu chuẩn đợt khảo sát .52 Bảng 21 Tỷ lệ số thông số đạt tiêu chuẩn đợt khảo sát .53 Bảng 22 Kết phân tích chất lƣợng nƣớc mƣa lấy theo thời gian khác tính từ đầu trận mƣa 59 Bảng 23 Tỷ lệ số mẫu đạt mẫu nƣớc giếng hộ dân tự khai thác huyện Ứng Hòa 65 Footer Page of 126 Header Page of 126 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tỷ lệ phân bố nước lưu vực sông [3] Hình Thiết bị loại bỏ nước mưa đầu trận 21 Hình Kết cấu hố đào thu nước mưa [4] 28 Hình Kết cấu hệ thống thu nước mưa hố đào kết hợp ống đóng cho quy mô hộ gia đình [4] 28 Hình Đồ thị tỷ lệ % loại mái thu nước mưa 42 Hình Đồ thị tỷ lệ % loại vật liệu làm bể chứa nước mưa .43 Hình Đồ thị tỷ lệ % vị trí đặt bể lưu chứa nước mưa 43 Hình Đồ thị tỷ lệ % cách lấy nước mưa từ bể .44 Hình Đồ thị giá trị pH mẫu nước mưa huyện Phúc Thọ 47 Hình 10 Đồ thị giá trị pH mẫu nước mưa huyện Đan Phượng 48 Hình 11 Đồ thị giá trị pH mẫu nước mưa huyện Ứng Hòa 48 Hình 12 Đồ thị giá trị số pecmanganat nước mưa huyện Phúc Thọ .49 Hình 13 Đồ thị giá trị số pecmanganat nước mưa huyện Đan Phượng 49 Hình 14 Đồ thị giá trị số pecmanganat mẫu nước mưa huyện Ứng Hòa 50 Hình 15 Sự biến thiên giá trị pH theo thời gian chứa số loại bể 55 Hình 16 Mô hình bể nước mưa chát xi măng ốp gạch men 56 Hình 17 Mẫu nước mưa lấy theo thời gian từ lúc bắt đầu mưa 59 Hình 18 Mô hình thu nước mưa có loại bỏ nước mưa đầu trận 61 Hình 19 Mô hình thu nước mưa kết hợp bỏ nước mưa đầu trận lọc cát sỏi trước vào bể lưu chứa 61 Hình 20 Mô hình bể lọc nước mưa trước vào bể lưu chứa nước .62 Hình 21 Mô hình sử dụng nước mưa bổ sung nhân tạo cho nước ngầm qua hố thấm 66 Hình 22 Mô hình sử dụng nước mưa bổ sung nhân tạo cho nước ngầm qua giếng đào 66 Footer Page of 126 Header Page of 126 Hình 23 Mô hình sử dụng nước mưa bổ sung nhân tạo cho nước ngầm qua giếng khoan 67 Hình 24 Màng chắn màng trượt 89 Hình 25 Rổ thu mảnh tạp thiết bị loại bỏ dòng nước mưa đầu 89 Hình 26 Mô hình thu trữ nước mưa hộ gia đình vùng ĐB sông Cửu Long [8] .90 Hình 27 Mô hình thu trữ nước mưa làng Lai Xá Cự Khê [17] 90 Hình 28 Bể chứa nước mưa .91 Hình 29 Bể lưu chứa nước ốp gạch men giảm tiếp xúc nước mưa với xi măng vị trí mẫu P14 91 Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 CHỮ VIẾT TẮT BYT Bộ Y tế DALY Năm sống hiệu chỉnh theo mức độ tàn tật (disability adjusted live years) ĐBSCL Đồng sông Cửu Long QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia SOCs Hợp chất hữu nhân tạo (synthetic organic chemical) TCN Trƣớc công nguyên TCVN Tiêu chuẩn kỹ thuật Quốc gia Việt Nam TOC Tổng cacbon hữu (total organic carbon) UV Tia cực tím (ultraviolet) VOCs Hợp chất hữu dễ bay (volatile organic chemical) WHO Tổ chức Y tế giới (world health organization) Footer Page 10 of 126 Header Page 31 of 126 Có hai hệ thống vận chuyển nƣớc, ƣớt khô Một hệ thống ƣớt bao gồm ống dẫn dẫn nƣớc vào hệ thống lƣu chứa, ống dẫn theo tƣờng, xuống dƣới mặt đất vào bể Trong hệ thống khô, ống dẫn dẫn nƣớc xuống bể, qua loại bỏ ứ đọng nƣớc ống dẫn sau trận mƣa Hệ thống vận chuyển khô giảm khả nơi đẻ trứng muỗi Giữ máng thu mảnh tạp để trì tuổi thọ máng, làm máng sau trận mƣa, để làm cho mảnh tạp khác không vào máng Máng thu cần có chắn, kích thƣớc đƣờng kính lỗ chắn khoảng 1inch có khung bao quanh đặt toàn chiều dài máng (hình 24) Lắp màng chắn lá, trƣợt giúp giảm chất nhiễm bẩn vào hệ thống thu nƣớc mƣa, loại bỏ vật liệu dễ cháy mái, loại bỏ nơi đẻ trứng muỗi nơi cƣ trú côn trùng 1.2.1.3 Rửa mái Rửa mái công đoạn ban đầu giảm mảnh tạp chất ô nhiễm hòa tan vào hệ thống thu nƣớc mƣa Hệ thống rửa mái sử dụng một tập hợp hợp phần để lọc thu mảnh tạp chất ô nhiễm hòa tan, bao gồm màng ngăn máng thu, thiết bị loại bỏ nƣớc đầu trận mƣa Sử dụng thiết bị loại bỏ nƣớc mƣa đầu trận quan trọng không sử dụng màng chắn ngăn lá, trƣợt trận mƣa đầu mùa nƣớc đƣợc sử dụng cho tiêu thụ ngƣời (hình 2,25) Hình Thiết bị loại bỏ nước mưa đầu trận 21 Footer Page 31 of 126 Header Page 32 of 126 Mái thu vùng thu khác phơi ánh sang nên có phân hủy lá, mảnh vụn, bùn chất ô nhiễm bề mặt chúng Tất nƣớc mƣa mang theo chất phân hủy từ Nhƣng suốt trận mƣa, nƣớc mƣa mang theo nồng độ cao mảnh tạp chất ô nhiễm Thiết bị loại bỏ dòng nƣớc mƣa đầu thu loại bỏ lƣợng nƣớc nhiễm bẩn trƣớc vào bể Có thể liệt kê số tác dụng thiết bị loại bỏ dòng nƣớc mƣa [16]: - Giảm tần suất vệ sinh bể - Giảm lƣợng vi khuẩn thƣờng bám hạt rắn vào bể - Giảm mức độ dinh dƣỡng bể làm giảm loại bỏ ấu trùng muỗi phát triển - Giảm dòng vật chất hữu vào bể, dẫn đến giảm điều kiện kị khí mùi bể Hệ thống rửa mái cung cấp ý nghĩa hoàn hảo cho mục tiêu Hệ thống rửa mái đơn giản thiết bị loại bỏ dòng nƣớc mƣa đầu, bao gồm ống đứng, thùng đựng nƣớc mƣa đầu trận ống nhận nƣớc từ máng thu có đấu nối với đầu vào bể Trong ống thẳng đứng có bóng phao nhƣ van khóa tự động, dòng nƣớc mƣa đầu trận làm đầy thùng chứa, bóng phao lên khóa nƣớc không cho nƣớc chảy vào thùng, nƣớc chảy vào bể Sau trận mƣa, nƣớc thùng đƣợc tháo để chuẩn bị cho trận mƣa tới Có dạng thiết bị loại bỏ dòng nƣớc khác đƣợc cải tiến để dễ dàng cho việc vận hành Tùy theo điều kiện nhiễm bẩn vùng thu nƣớc mƣa, thời điểm mƣa mùa mƣa khoảng cách trận mƣa mà thể tích thùng chứa thiết bị loại bỏ dòng nƣớc mƣa đầu trận khác Ở mái bị nhiễm bẩn nhiều, trận mƣa đầu mùa, khoảng thời gian hai trận mƣa lớn thể tích thùng chứa nƣớc thiết bị loại bỏ dòng nƣớc mƣa đầu trận lớn Tùy thuộc vào độ dốc, nhám mái, cƣờng độ mƣa, thời gian hai trận mƣa thiết kế thể tích thiết bị loại bỏ nƣớc mƣa đầu trận từ 1-2 gallons1 nƣớc cho 100 feet2 vuông diện tích mái [20] 1 gallon = 3,79 lít 22 Footer Page 32 of 126 Header Page 33 of 126 1.2.2 Phƣơng pháp lƣu chứa nƣớc mƣa a Lưu chứa nước mưa bể Thiết kế thể tích bể chứa nƣớc phụ thuộc vào lƣợng mƣa khu vực, diện tích mái thu nhu cầu sử dụng nƣớc hộ gia đình Các bƣớc tính toán thể tích bể thu nƣớc [20]: Bước Xác định nhu cầu sử dụng nước gia đình Đầu tiên cần tính lƣợng nƣớc sử dụng gia đình ngày Nhu cầu sử dụng nƣớc phụ thuộc vào số lƣợng thành viên gia đình mục đích sử dụng nƣớc Thông thƣờng ngƣời ngày cần lƣợng nƣớc khoảng 50 gallons Tuy nhiên, lƣợng nƣớc cần thiết cho gia đình khác Đối với gia đình cần cho mục đích ăn uống cần nhiều so với gia đình sử dụng cho mục đích khác, giặt quần áo máy khác so với giặt tay, tắm vòi khác so với tắm bồn Nếu tính trung bình ngƣời ngày sử dụng 50 gallons nƣớc, tính cho gia đình ngƣời năm cần lƣợng nƣớc nhƣ sau: ngƣời x 50 gallons = 200 gallons/ngày 200 gallons x 365 ngày = 73.000 gallons/năm Bước Tính toán lượng nước mưa thu Hình dạng mái vật liệu làm mái có ảnh hƣởng tới hiệu việc thu nƣớc Tuy nhiên, yếu tố ảnh hƣởng nhiều diện tích mái thu, inch3 cƣờng độ mƣa tạo xấp xỉ ½ gallon nƣớc cho ft2 mái thu Để tính lƣợng nƣớc thu đƣợc cần biết đƣợc lƣợng mƣa trung bình năm Ví dụ tính lƣợng nƣớc thu đƣợc cho khu vực có lƣợng mƣa trung bình năm 40 inches, diện tích mái thu hiệu dụng 2.500 ft2 : 40 inches (lƣợng mƣa năm) x 0,5 gallons (cho inch mƣa) = 20 gallons (cho ft2) feet = 0,3 mét inch = 25,4 mm 23 Footer Page 33 of 126 Header Page 34 of 126 20 gallons x 2.500 ft2 = 50.000 gallons/năm Trƣờng hợp lƣợng nƣớc thu đƣợc không đủ so với nhu cầu gia đình, chon hai cách Cách tăng kích thƣớc hệ thống thu lƣu chứa, cách hai tăng nguồn nƣớc thay Bước Xác định kích thước bể lưu chứa cần thiết Thể tích bể lƣu chứa cần đƣợc thiết kế để đảm bảo đủ lƣợng nƣớc dùng cho thời gian mƣa không mƣa Trƣớc tiên cần xác định số ngày dài không mƣa năm, từ xác định thể tích bể lƣu chứa cần thiết Ví dụ xác định thể tích bể lƣu chứa nƣớc mƣa cho gia đình ngƣời, thời gian dài không mƣa năm 50 ngày: ngƣời x 50 gallons = 200 gallons/ngày 200 gallons x 50 ngày không mƣa = 10.000 gallons Nếu hộ gia đình có nguồn nƣớc thay sử dụng bể nƣớc mƣa tích nhỏ Bể trữ nƣớc mƣa đƣợc chia làm dạng: bể trời mặt đất, bể ngầm bể nhà Kích cỡ bểtích trữ phụ thuộc vào lƣợng mƣa, nhu cầu nƣớc, thời gian lƣu trữ nƣớc, diện tích bề mặt thu Mỗi bể đƣợc chia làm phần riêng không đƣợc thấm qua: bể, lớp xung quanh mái Bể chứa nƣớc mƣa đƣợc làm từ vật liệu: đá, thép, bê tông, nhựa, sợi thủy tinh đảm bảo độ bền không chứa chất độc hại Một nắp bể kín cần thiết để ngăn cản bay hơi, ngăn muỗi đẻ trứng, ngăn côn trùng, chim, thằn lằn, loài gặm nhấm vào bể Bể chứa nƣớc phải ngăn ánh sáng vào để tránh phát triển tảo Bểlƣu chứa nƣớc cần có khoang lắng để loại bỏ cặn bẩn bể Bể kết nối với lọc cát để loại bỏ mảnh tạp, có ống chảy tràn để bỏ nƣớc trƣờng hợp tải Đầu chảy tràn nối với giếng để bổ sung cho nƣớc ngầm nối với ao hồ Nƣớc bể lƣu chứa đặc trƣng lớp thành phần Lớp vùng hiếu khí có thời gian phát triển ổn định, lớp ổn định lớp đáy vùng kị khí chứa hầu hết chất rắn Để lấy đƣợc lớp nƣớc có chất lƣợng tốt nhất, 24 Footer Page 34 of 126 Header Page 35 of 126 bơm phao đƣợc lắp đặt để lấy lớp nƣớc phía nhƣng tránh lớp màng bề mặt Một hệ thống tốt có hai đƣờng lấy nƣớc Một bơm phao lấy nƣớc phía để phục vụ ăn uống bơm lấy nƣớc vùng thấp bể phục vụ cho mục đích không ăn uống Dòng chảy tràn nên lấy nƣớc vùng đáy nơi tập trung cặn bẩn, nƣớc chảy tràn kéo theo cặn bẩn bể [16] Một bể mát ánh sáng mặt trời chất lƣợng nƣớc tăng theo thời gian Khi quang hợp thực hiện, hầu hết vi sinh vật chết nguồn hữu cạn kiệt Sau trận mƣa, nguồn cặn chất hữu đƣợc bổ sung Lƣợng cặn không đƣợc thƣờng xuyên loại bỏ làm nƣớc có màu mùi b Tích nước mưa tầng chứa nước ngầm Bổ sung nhân tạo nƣớc dƣới đất nhằm mục đích tăng lƣợng nƣớc dƣới đất thông qua việc hạn chế vận động tự nhiên nƣớc bề mặt trái đất kỹ thuật xây dựng phù hợp Mục đích bổ sung nhân tạo [4]: - Để ổn định lƣợng nƣớc ngầm khu vực mà tầng chứa nƣớc bị khai thác mức làm cạn kiệt - Bảo tồn lƣu chứa lƣợng nƣớc dƣ thừa trền bề mặt cho nhu cầu sau - Cải thiện chất lƣợng nƣớc dƣới đất qua lọc - Nhằm loại bỏ vi khuẩn chất độc, chất bẩn có nƣớc cống nƣớc thải để tái sử dụng cách phù hợp loại nƣớc Bổ sung nƣớc nhân tạo có tác dụng cải tạo ổn định chất lƣợng nƣớc Khi nƣớc bề mặt chảy qua tầng chứa nƣớc xuất thấm Quá trình giúp loại bỏ phần chất lơ lửng, giảm số lƣợng vi sinh vật số thành phần hóa học sẽthay đổi Các tầng chứa nƣớc hoạt động nhƣ lọc cát chậm, khoảng cách thời gian di chuyển đủ dài nƣớc mặt cặn lơ lửng vi sinh vật, sử dụng nhƣ nguồn nƣớc cho ăn uống Khi thời gian di chuyển đất đủ lâu làm ổn định chất lƣợng nƣớc mặt hóa học 25 Footer Page 35 of 126 Header Page 36 of 126 Các phƣơng pháp bổ sung nƣớc nhân tạo bảo gồm: làm ngập, đập cát, bổ sung bồn thấm, bổ sung hố đào kết hợp giếng khoan, bổ sung lỗ khoan ép nƣớc Phƣơng pháp làm ngập: áp dụng diện phân bố tầng chứa nƣớc không áp tầng chứa nƣớc có áp nằm nông, mái tầng chứa nƣớc đƣợc cấu thành từ thành phần thấm nƣớc tốt Bề mặt địa hình có độ dốc thoải nhẹ từ đến % Nƣớc mƣa rơi mặt đất dòng chảy mặt đƣợc chặn lại đê đập đơn giản để chúng tràn diện tích rộng, tạo điều kiện cho nƣớc thấm xuống đất đƣợc lâu nhiều Phƣơng pháp đập cát (hồ cát): áp dụng vùng núi ven biển Việt Nam, nhiều sông suối dòng chảy thƣờng xuyên, nƣớc chảy có mƣa khô hầu nhƣ quanh năm Một lƣợng nƣớc nhỏ đọng lại bốc nhanh chóng Để lƣu trữ lƣợng nƣớc dòng mặt có giải pháp đƣợc nhiều nƣớc giới sử dụng hiệu xây dựng đập cát Đập cát đƣợc xây dựng cách chặn dòng nƣớc lại đập đất, đá, bê tông phía thƣợng lƣu đập đƣợc lấp đầy cát Nƣớc đƣợc lƣu trữ lại lớp cát Nƣớc từ lớp cát từ từ thấm vào nƣớc ngầm, chuyển từ dòng chảy mặt thành dòng chảy ngầm Lớp cát tích nƣớc ngăn cản nƣớc bốc ngăn nhiễm bẩn từ phân gia súc, gia cầm, từ cành Bổ sung nhân tạo bồn thấm: Nƣớc mƣa đƣợc chuyển tới công trình trung gian bồn chứa nƣớc có kích thƣớc thích hợp từ chúng thấm xuống hình thành bổ sung nƣớc dƣới đất Bổ sung nhân tạo hố đào, hào rãnh kết hợp giếng khoan hấp thu nƣớc: Khi tầng chứa nƣớc phân cách mặt đất không sâu sử dụng hố đào, hố móng hào rãnh kết hợp giếng khoan hấp thu nƣớc để bổ sung nhân tạo nƣớc dƣới đất Phƣơng pháp đƣợc áp dụng hố móng moong khai thác có sẵn, giếng khơi không sử dụng Khi tầng chứa nƣớc sâu, phƣơng pháp kết hợp với giếng hấp thu mang lại hiệu cao 26 Footer Page 36 of 126 Header Page 37 of 126 Bổ sung nhân tạo lỗ khoan ép nƣớc: Trong trƣờng hợp tầng chứa nƣớc có áp phân bố sâu, đƣa nƣớc mƣa, nƣớc mặt vào tầng chứa nƣớc thông qua lỗ khoan ép nƣớc Giải pháp công nghệ thu gom nƣớc mƣa thoát xuống lòng đất bổ sung nhân tạo nƣớc dƣới đất đƣợc sử dụng nhƣ sau: - Thu nước mưa từ mái nhà đưa xuống lòng đất qua hố đào, giếng khoan Trong diện tích đất đá có tính thấm tốt lộ mặt năm độ sâu không lớn, thu gom nƣớc mƣa thực qua hố đào (hình 3), hố đào kết hợp ống đóng (hình 4) Công nghệ thích hợp với mái nhà có diện tích nhỏ (khoảng dƣới 100m2) đƣợc xây dựng để bổ sung nƣớc cho tầng chứa nƣớc nằm nông Các hố đào có hình dạng kích thƣớc bất kỳ, thƣờng có chiều rộng 1-2m chiều sâu 2-3m đƣợc lấp cuội (kích thƣớc 5-20mm), sỏi (kích thƣớc 5-10nn) cát thô (1,5-2mm) Cuội đáy hố, sỏi cát để cặn lơ lửng dòng chảy mặt lớp cát thô loại bỏ dễ dàng Đối với diện tích mái nhà nhỏ, hố đƣợc lấp gạch, đá vỡ [4] Nên lắp đặt lƣới ngăn mái nhà để ngăn cản chất thải rắn vào hố Định kỳ vệ sinh bề mặt lớp cát để trì tốc độ bổ sung nƣớc Nên loại bỏ nƣớc mƣa đầu trận trƣớc vào hố 27 Footer Page 37 of 126 Header Page 38 of 126 a Kết cấu hố đào thu nước mưa cho b Kết cấu hố đào thu nước mưa cho hộ gia đình kích thước hộ gia đình kích thước 1,5x1,5x2,0m 1,0x1,0x1,5m Hình Kết cấu hố đào thu nước mưa [4] Hình Kết cấu hệ thống thu nước mưa hố đào kết hợp ống đóng cho quy mô hộ gia đình [4] 28 Footer Page 38 of 126 Header Page 39 of 126 - Thu nước mưa thông qua lỗ khoan, giếng đào có sẵn Trong vùng có sẵn lỗ khoan, giếng đào khai thác nƣớc lỗ khoan hỏng bỏ đi, thu gom nƣớc mƣa từ mái nhà thông qua lỗ khoan, giếng đào sẵn có để đƣa nƣớc mƣa vào tầng chứa nƣớc Hệ thống ống dẫn nhựa PVC đƣờng kính 10cm nối với máng từ mái nhà để gom nƣớc mƣa Sau bỏ nƣớc mƣa trận, nƣớc mƣa đƣợc đƣa qua thiết bị lọc sau vào lỗ khoan Thiết bị lọc bao gồm lớp cát, sỏi, cuội lớn Nếu diện tích mái nhà lớn, cần lắp đặt thêm bể chứa, nƣớc từ bể chứa đƣợc cho qua lọc để vào giếng khoan Bảng Các thông số hệ thống thu gom nƣớc mƣa bổ sung vào tầng nƣớc ngầm Diện tích mái thu, m2 Lƣợng nƣớc thu gom, m3 Kiểu thu gom bổ sung 50 Hố thấm 100 150 200 500 1000 10 20 Kích thƣớc hố thu (m) Ø 0,5, cao: 1,2 Vận tốc thấm (L/phút) Thời gian để bổ sung nƣớc (phút) 20 50 Hố thấm Ø 1,0, cao: 1,2 80 25-50 Hố thấm kết hợp ống đóng Ø 1,2, cao: 1,2m 113 90-180 Nguồn:[4] 1.2.3 Phƣơng pháp xử lý làm nƣớc mƣa Làm nƣớc hay xử lý nƣớc mƣa để đáp ứng tiêu chuẩn cho mục đích sử dụng khác Nếu nƣớc mƣa thu đƣợc sử dụng cho nguồn nƣớc ăn uống, nƣớc đƣợc bơm từ bể tới hệ thống xử lý nƣớc sau phân phối tới điểm sử dụng Trong trƣờng hợp nƣớc mƣa không đƣợc sử dụng cho mục đích ăn uống, công đoạn xử lý nƣớc không cần thiết Hệ thống xử lý nƣớc uống thông thƣờng bao gồm: lọc, khử trùng, điều chỉnh pH Lọc bao gồm nhiều hợp phần: đƣờng (in-line) nhiều ống nối tiếp (multi-cartridge), carbon hoạt tính, thẩm thấu ngƣợc (RO), lọc nano (nano-filtration), lọc đa vật liệu (mixed media), lọc cát chậm (slow sand) Khử trùng bao gồm: đun sôi, xử lý hóa chất (clo), tia UV, ozon Nƣớc mƣa dùng cho sinh hoạt đƣợc xử lý qua 29 Footer Page 39 of 126 Header Page 40 of 126 bƣớc: lắng, lọc, khử trùng Lọc khử trùng đƣợc cân nhắc nƣớc mƣa đƣợc dùng cho mục đích ăn uống Phương pháp xử lý vi sinh vật nước mưa Nƣớc mƣa sau đƣợc thu chứa đựng nhiều vi sinh vật gây bệnh Mặc dù nƣớc mƣa thu từ hệ thống mái thu nhiễm bẩn vi sinh vật loại mái thu khác, nhƣng cần xử lý loại nƣớc nhƣ dạng nƣớc nhiễu bẩn cao Xử lý mức độ để đảm bảo nƣớc sử dụng gia đình đƣợc bảo vệ khỏi vi sinh vật gây bệnh Việc loại bỏ vi sinh vật gây bệnh đƣợc thực cách lọc qua vật liệu lọc có kích thƣớc màng nhỏ sử dụng hóa chất diệt khuẩn Mỗi vùng có yêu cầu khác tiêu vi sinh vật hệ thống nƣớc công cộng sử dụng nƣớc mƣa nhƣ nguồn nƣớc khác Tại Việt Nam có hai tiêu chuẩn áp dụng cho nƣớc ăn uống QCVN 01:2009/BYT nƣớc sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT Sẽ khó khăn để thiết kết hệ thống đơn bảo vệ cách toàn diện khỏi vi sinh vật gây bệnh Mặc dù, hệ thống lọc hệ thống khử trùng bảo vệ nguồn nƣớc khỏi vi sinh vật gây bệnh, nên kết hợp hai hệ thống lọc khử khuẩn để tạo hai hàng rào ngăn cản bảo vệ khỏi dịch bệnh từ nguồn nƣớc a Công nghệ lọc Có thể sử dụng nhiều công nghệ lọc để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh nƣớc thu đƣợc Một số loại lọc loại bỏ đƣợc hạt cỡ lớn, nhƣ loài ký sinh trùng, công nghệ khác loại bỏ đƣợc hạt có kích thƣớc nhỏ nhƣ virut Nếu sử dụng khử trùng tia UV liều lƣợng cao, không cần thiết phải sử dụng phƣơng pháp lọc Tuy nhiên, phải sử dụng màng lọc đƣợc lắp đặt phía trƣớc để loại bỏ hạt rắn, tia UV diệt đƣợc vi sinh vật gây bệnh bị che khuất hạt rắn Khử trùng tia UV đạt hiệu cao kết hợp với màng lọc cột lọc có kích cỡ lỗ từ 3-5 microns nhỏ [20] 30 Footer Page 40 of 126 Header Page 41 of 126 Bảng 10 Công nghệ lọc dạng vi sinh vật bị loại bỏ Hệ thống lọc Các dạng vi sinh vật bị loại bỏ Các dạng túi lọc Các ký sinh trùng (Crytosporidium, Giardia, Toxoplasma) Các dạng cột lọc Các ký sinh trùng Màng lọc micro Các ký sinh trùng, hầu hết vi khuẩn Màng siêu lọc Các ký sinh trùng, vi khuẩn, số vi rút Màng lọc cỡ nano Các ký sinh trùng, vi khuẩn, vi rút Nguồn: [20] b Công nghệ khử khuẩn Mặc dù có nhiều công nghệ khử trùng, nhƣng công nghệ khử khuẩn dùng chlorine dùng tia UV phổ biến quy mô hộ gia đình Việc kết hợp sử dụng khử khuẩn UV chlorine có số lợi ích sau: - Tia UV có hiệu Crytosporidium, nhƣng để tiêu diệt số vi rút đòi hỏi liều lƣợng cao Hơn nữa, khử khuẩn tia UV không trì đƣợc tác dụng sau tiếp xúc - Dùng chlorine tự hiệu vi rút nhƣng không hiệu Cryptosporidium Thêm vào đó, dùng chlorine tự trì đƣợc khả khử khuẩn hệ thống bơm đƣờng ống Bảng 11 Liều lƣợng tia UV cần thiết để bất hoạt Cryptosporidium, Giardia, Virus Liều lƣợng tia UV (mJ/cm2) tác nhân gây bệnh Phần trăm (%) Cryptosporidium Giardia Virus 67 1,6 1,5 39 90 2,5 2,1 58 96,7 3,9 3,0 79 99 5,8 5,2 100 99,67 8,5 7,7 121 99,9 12 11 143 99,97 15 15 163 99,99 22 22 186 Nguồn: [20] Mức độ bất hoạt đạt đƣợc Log 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 31 Footer Page 41 of 126 Header Page 42 of 126 Bảng 12 Thời gian cần thiết để chlorine có tác dụng Cryptosporidium, Giardia, Virus (nồng độ chlorine tự = 1,0 mg/L; pH = 7,0, nhiệt độ =200C) Mức độ bất hoạt đạt đƣợc Log 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Phần trăm (%) 67 90 96,7 99 99,67 99,9 99,97 99,99 Thời gian tiếp xúc cần thiết (phút) chlorine vi sinh vật gây bệnh Cryptosporidium Giardia Virus 0,25 19 0,5 28 0,75 37 Không có tác dụng 47 1,5 56 65 2,5 75 Nguồn: [20] Khử trùng bằngchlorine có hiệu số nguồn vi sinh vật gây bệnh có hiệu số nguồn gây bệnh khác Tuy nhiên, khác phƣơng pháp khử trùng tia UV chlorine số điểm sau: - Chlorine có hiệu vi rút ký sinh trùng, tia UV có hiệu ký sinh trùng vi rút - Tia UV có khả bất hoạt nguồn vi sinh vật gây bệnh vài phần mƣời giây, chlorine cần vài phút để có tác dụng - Khử trùng UV có hiệu nƣớc trong, chlorine khử trùng nƣớc đục - Hiệu khử trùng UV không bị ảnh hƣởng pH nhiệt độ nƣớc, hiệu khử trùng chlorine bị ảnh hƣởng pH, nhiệt độ nƣớc nồng độ chlorine nƣớc Bảng 13 Hiệu bất hoạt Giardia nồng độ 3-log (99,9%) thay đổi pH, nhiệt độ, nồng độ chlorine tự Nhiệt độ nƣớc (0C) 25 Thời gian tiếp xúc cần thiết (phút) chlorine tự nồng độ 1,0 mg/L 2,0 mg/L 31 17,5 54 30,5 125 69 216 121,5 Nguồn:[20] pH nƣớc 6,5 8,0 6,5 8,0 32 Footer Page 42 of 126 Header Page 43 of 126 Xử lý pH nước mưa Nƣớc mƣa có tính acid nhẹ, chứa khoáng có tính ăn mòn cao Các thiết bị nhựa không bị ảnh hƣởng ăn mòn Nếu thiết bị sử dụng hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa nhựa việc xử lý ăn mòn không cần thực Tuy nhiên, xử lý tính ăn mòn nƣớc mƣa quan trọng hệ thống đƣờng ống thiết bị tiếp xúc với nƣớc đồng vật liệu dễ bị ăn mòn khác, vật liệu bị ăn mòn tạo vị trí rò rỉ nƣớc Có vài cách mà sử dụng để quản lý ăn mòn thêm sodium bicarbonate vào bể chứa nƣớc mƣa cho nƣớc mƣa chảy qua lớp lọc hạt đá vôi (calcium carbonate) calcium oxide, sodium carbonate Nƣớc mƣa sau chảy qua lớp lọc, hòa tan phần đá vôi làm pH tăng, giảm ăn mòn thiết bị Khi sử dụng lớp lọc đá vôi kết hợp với dùng tia UV khử trùng nên đặt lớp lọc sau đèn UV Nếu trƣờng hợp đặt lớp lọc đá vôi trƣớc đèn UV, khoáng đá vôi, ví dụ calcium, bị hòa tan lắng đọng làm cản trở tia UV, hiệu khử trùng giảm xuống Xử lý VOCs/SOCs nước mưa Nƣớc mƣa có lƣợng nhỏ hợp chất hữu dễ bay (VOCs) hợp chất hữu nhân tạo (SOCs) Để xử lý hợp chất có này, lắp đặt thêm lớp lọc than hoạt tính có tác dụng hấp phụ hợp chất VOCs SOCs 33 Footer Page 43 of 126 Header Page 44 of 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Y tế (2011), Báo cáo đánh giá lĩnh vực cấp nước vệ sinh môi trường Việt Nam Bộ Y tế (2015), Báo cáo chung tổng quan ngành Y tế năm 2014 Bộ Tài nguyên môi trƣờng (2012), Môi trường nước mặt, Báo cáo môi trƣờng Quốc gia Đoàn Văn Cánh, Nguyễn Thị Thanh Thủy (2008), Thu gom nước mưa đưa vào lòng đất bổ sung nhân tạo nước đất chống úng ngập thành phố, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Đoàn Văn Cánh (2008), Nghiên cứu sở khoa học đề xuất giải pháp thoát nước mưa vào lòng đất nhằm chống ngập úng thành phố đồng thời bổ sung nhân tạo cho nước đất áp dụng cho thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh, Báo cáo trung gian kết thực Đề tài NCCB Đoàn Văn Cánh (2014),Tài nguyên nƣớc dƣới đất Đồng Nam Bộ thách thức giải pháp,Tạp chí Khoa học Công nghệ thủy lợi, (20), 8996 Đinh Viết Cƣờng (2016), Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính toán thiết kế mái nhà xanh thu giữ nước mưa công trình xanh, Luận văn thạc sĩ, Trƣờng Đại học Xây dựng, Hà Nội Đoàn Thu Hà, Nguyễn Hoàng Hồ (2014), “Đề xuất giải pháp thu trữ nƣớc mƣa hộ gia đình vùng đồng sông Cửu Long”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi môi trường, (44), 121-125 Nguyễn Huy Nga (2014), Sức Khỏe môi trường, Nhà xuất Y học, Hà Nội 10 Nguyễn Thanh Sơn (2005), Đánh giá tài nguyên nước Việt Nam, Nhà xuất Giáo dục 11 Tống Ngọc Thanh (2002), Hiện trạng môi trƣờng nƣớc dƣới đất vùng Đồng Bắc Bộ, http://www.idm.gov.vn/nguon_luc/Xuat_ban/2004/A280/a21.htm 71 Footer Page 44 of 126 Header Page 45 of 126 12 Giang Thu Thảo, Phạm Tất Thắng, Nguyễn Thế Anh (2013), “Đánh giá hiệu đầu tƣ mô hình trình diễn sử dụng nƣớc mƣa khu vực công sở hộ gia đình”,http://hoithaokhcn.tlu.edu.vn/Portals/7/3-08.pdf 13 Trung tâm Y tế dự phòng Hà Nội (2016), Báo cáo kết giám sát vệ sinh, chất lượng nước ăn uống sinh hoạt năm 2014-2015 quý I năm 2016 Tiếng Anh 14 Ahmed W., Gardner T.,Toze S (2010), Microbiological Quality of RoofHarvested Rainwater and Health Risks: A Review 15 Brad Lancaster (2006), Rainwater Harvesting for Drylands and Beyond, Rainsource Press 16 Heather Kinkade-Levario (2007), Design for Water: Rainwater Harvesting, Stormwater Catchment, and Alternate Water Reuse, New Society Publishers 17 KimY H., KumS Y., DzungD A., Han M Y (2012), Analysis of rainwater using potential as water supply in a developing country – A case study of Laixa and Cukhe in Vietnam, http://www.editorialmanager.com/iwaconferences/download.aspx?id=56054&guid=d24b58d8-5bcf-45a7-a76095b13271a799&scheme=1 18 Patricia S.H Macomber (2001), Guidelines on Rainwater Catchment Systems for Hawaii, College of Tropical Agriculture and Human Resourses 19 Peter H Gleick (1993), Water in crisis: A guide to the World’s fresh water resources, Oxford University Fress 20 TCEQ (2007), Harvesting, Storing, and Treating Rainwater for Domestic Indoor Use, Texas Commission on Environmental Quality 21 Vialle C.,Sablayrolles C., Lovera M., Jacob S., Huau M –C., MontrejaudVignoles M (2011), Monitoring of water quality from roof runoff: Interpretation using multivariate analysis 22 WHO (2006), Guidelines for drinking-water quality 23 WHO (2013), WHO methods and data sources for global burden of disease estimates 2000-2011 24 WHO (2014), Progress on drinking water and sanitation 2014 update 72 Footer Page 45 of 126 ... mô hình sử dụng an toàn nƣớc mƣa cho sinh hoạt số huyện ngoại thành Hà Nội Đề tài Nghiên cứu trạng đề xuất sử dụng an toàn nước mưa cho sinh hoạt số huyện ngoại thành Hà Nội đƣợc tiến hành với... GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Văn An NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG AN TOÀN NƢỚC MƢA CHO SINH HOẠT TẠI MỘT SỐ HUYỆN NGOẠI THÀNH HÀ NỘI Chuyên ngành: Mã số: ... trạng chất lƣợng nƣớc mƣa dùng cho sinh hoạt ba huyện an Phƣợng, Phúc Thọ Ứng Hòa - Đánh giá số yếu tố liên quan đến chất lƣợng nƣớc mƣa dùng cho sinh hoạt số huyện ngoại thành Hà Nội - Đề xuất