Giải pháp công nghệ xử lý nước mưa và nước mặt phục vụ sinh hoạt cho người dân vùng Tây Bắc

Tình trạng thiếu nước sạch phục vụ sinh hoạt làm cho đời sống của người dân vùng Tây Bắc gặp thêm nhiều khó khăn. Đã có khá nhiều công trình cấp nước, giải pháp xử lý nước được ứng dụng, nhưng tình trạng nhiều công trình sau khi đưa vào sử dụng được thời gian ngắn đã không phát huy được hiệu quả, đặc biệt là chất lượng nước chưa đạt QCVN 02:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MƯA VÀ NƯỚC MẶT PHỤC VỤ SINH HOẠT CHO NGƯỜI DÂN VÙNG TÂY BẮC Trần Hưng, Phạm Đình Kiên, Lê Xuân Quang, Ngô Minh Đức Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường Phạm Văn Ban Trung tâm tư vấn quản lý thủy nơng có tham gia người dân Tóm tắt: Tình trạng thiếu nước phục vụ sinh hoạt làm cho đời sống người dân vùng Tây Bắc gặp thêm nhiều khó khăn Đã có nhiều cơng trình cấp nước, giải pháp xử lý nước ứng dụng, tình trạng nhiều cơng trình sau đưa vào sử dụng thời gian ngắn không phát huy hiệu quả, đặc biệt chất lượng nước chưa đạt QCVN 02:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước sinh hoạt Từ kết khảo sát, đánh giá trạng tỉnh vùng Tây Bắc, sở khoa học nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến lĩnh vực xử lý nước sạch, nhóm tác giả nghiên cứu đề xuất 03 giải pháp công nghệxử lý nước mưa, nước mặt (quy mô hộ gia đình, tổ chức cụm dân cư) phục vụ sinh hoạt cho người dân dự kiến xây dựng mơ hình Lào Cai Bắc Kạn Từ khóa: nước sạch, nước mặt, nước mưa, công nghệ xử lý, giải pháp xử lý nước Summary: Lack of domestic water is an issue of North West mountainous area, which made the life of people living here being more difficult There are many water supply stations constructed, water treatment methods applied, however many of them have worked ineffectively after a short time of operation, particularly output water of some water treatment systems did not meet standards stipulated in QCVN 02:2009/BYT – National technical regulations on domestic water quality Based on the results of the survey/assessment of the current situations in provinces in the Northwest region, scientific bases, and researches on applying advanced technologies in the field of water treatment, the authors proposed 03 technologies process for rain water and surface water treatment (at scales: households, organizations and household complex) to serve local people, and planning to build domestic water treatment models for Lao Cai and Bac Kan provinces Keywords: domestic water, surface water, rain water, water treatment technology, solution for water treatment GIỚI THIỆU CHUNG* Từ kỷ XIII, giới chưa có loại hóa chất để xử lý nước (keo tụ, khử trùng ), người dân xây dựng bể lắng có kích thước lớn (lắng trọng lực) để lắng hạt cặn nhỏ bé Vào khoảng năm 1600, Trung Quốc việc dùng phèn nhôm để keo tụ nước bắt đầu ứng dụng Năm 1908 việc khử Ngày nhận bài: 22/8/2018 Ngày thông qua phản biện: 24/9/2018 trùng nước cho sinh hoạt với quy mô lớn Niagara, New york Thế kỷ XX công nghệ xử lý nước ngày đạt tới trình độ cao tiếp tục phát triển Ngày nay, kỹ thuật điện tử tự động hóa sử dụng rộng rãi vào xử lý nước [1] Các nước Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc số nước phát triển có nghiên cứu cơng Ngày duyệt đăng: 15/11/2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ nghệ xử lý nước mặt, nước mưa để phục vụ cho sinh hoạt từ năm 2003, công nghệ lọc sử dụng loại vật liệu lọc tiên tiến Xu hướng công nghệ áp dụng tích hợp cơng đoạn xử lý nhằm mục đích tiết kiệm diện tích xây dựng, giảm chi phí đầu tư Lọc chặn – µm Lọc sử dụng vật liệu Năm 2007, quan quản lý môi trường Texas (TCEQ - Mỹ) ban hành hướng dẫn quy trình cơng nghệ thu, trữ xử lý nước mưa, tài liệu modul để xử lý, thông số cần loại bỏ để đảm bảo chất lượng nước cho sinh hoạt Sơ đồ công nghệ khuyến cáo sau: Khử trùng (UV Clo) Kiểm sốt (khơng bắt buộc) (Tổ chức TCED - Texas Commission on Environmental Quality) Đến nay, Hàn Quốc có 50 thành phố triển khai thu gom sử dụng nước mưa, công nghệ xử lý áp dụng lắng lọc kết hợp Tại Nhật Bản, việc sử dụng nước mưa cách có hiệu Chính phủ người dân hưởng ứng từ năm 1994, “Sử dụng nước mưa để cứu Trái đất - Xây dựng mối quan hệ thân thiết với nước mưa Thành phố” chủ đề đưa hội nghị, ngồi việc đưa cơng nghệ thu, trữ nước, hội nghị đưa khuyến cáo áp dụng công nghệ xử lý nước mưa cho sinh hoạt lọc sử dụng vật liệu tiên tiến (Nano) Tại số nước khác Ấn Độ, Singapore, Mexico, Kenya áp dụng số công nghệ xử lý nước cho vùng có điều kiện tương tự vùng Tây Bắc để bảo vệ sức khỏe cộng đồng từ mầm bệnh hóa chất như: cơng nghệ lọc (lọc chậm vật liệu cát, màng lọc; lọc áp lực ), chưng cất lượng mặt trời, tia UV Trong năm trở lại đây, xu hướng nghiên cứu áp dụng giải pháp công nghệ xử lý nguồn nước cho sinh hoạt là: ”công nghệ lọc” dựa nguyên lý: ”lọc chặn” sử dụng vật liệu lọc, màng lọc, sơ đồ công nghệ sau: Trước lọc Vật liệu lọc (Handbook of Water and wastewater treadment technology) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 Sau lọc KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Bảng Cơng nghệ lọc họ vi khuẩn lọc bỏ Hệ thống lọc Túi lọc Cartridge lọc Màng lọc Micro Màng lọc Ultra Màng lọc Nano Các tác nhân gây bệnh bị loại bỏ Ký sinh trùng (Crypto poridium, Giardia, Toxoasma) Ký sinh trùng Ký sinh trùng, hầu hết vi khuẩn Ký sinh trùng, vi khuẩn hầu hết virut Ký sinh trùng, vi khuẩn virut (Tổ chức TCED - Texas Commission on Environmental Quality ) Công nghệ xử lý nước phục vụ sinh hoạt vật liệu Nano công nghệ đại toàn giới, nhiều nước áp dụng, có Việt Nam Các công nghệ xử lý nước Nano chia thành loại cơng nghệ chính: (1) Các cơng nghệ sở ống Nano cacbon; (2) Các màng lọc, thiết bị lọc Nano lọc sợi Nano; (3) Các chất hấp phụ vật liệu xốp gốm xốp, đất sét vật liệu khác kích thước nano; (4) Các hợp chất Zeolit; (5) Các công nghệ dựa chất xúc tác kích thước nano (6) Các phần tử nano từ Chất lượng nước sau xử lý an toàn cho sinh hoạt người dân thành phố, đô thị, nhiên giá thành cao với vùng khác như: đồng sông Hồng (932 người/km2), đồng sông cửu long (425 người/km2) Theo đánh giá chung tồn vùng chiếm 28,9% diện tích tự nhiên 13,0% dân số so với nước Theo kết trung tâm Quốc gia Nước VSMTNT năm 2014, vùng Trung du miền núi phía Bắc có 39,9% dân số cấp nước theo QCVN 02:2009/BYT 81,3% dân số sử dụng nước hợp vệ sinh, số tỉnh đạt thấp tỉnh Bắc Kạn đạt 22,25% ĐẶC ĐIỂM VÀ HIỆN TRẠNG Vùng Tây Bắc gồm 12 tỉnh (Hà Giang, Lào Cai, n Bái, Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Hồ Bình, Cao Bằng, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Phú Thọ, Tuyên Quang) 21 huyện phía Tây hai tỉnh Thanh Hóa Nghệ An Đây địa bàn sinh sống 11,6 triệu người thuộc 30 dân tộc anh em, khoảng 63% đồng bào dân tộc thiểu số Địa bàn sinh sống chủ yếu người dân vùng núi cao, vùng sâu, vùng xa, khu vực khó khăn kết cấu hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội, khó khăn phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật, tốc độ phát triển kinh tế vùng chậm tỉ lệ tăng dân số lại mức cao Mật độ dân số thành thị nông thơn có chênh lệch lớn, phân bố dân cư vùng tương đối thưa thớt, mật độ dân số trung bình 120 người/km2) thấp nhiều so Hình Bản đồ phạm vi vùng nghiên cứu Trong năm qua, nhờ quan tâm Đảng Nhà nước tỉnh miền núi phía bắc đầu tư xây dựng nhiều cơng trình cấp nước sinh hoạt từ nguồn vốn khác Từ nâng cao tỷ lệ người dân vùng tiếp cận sử dụng nước hợp vệ sinh Đặc thù dân cư sống vùng Tây Bắc thường phân bố thành cụm hộ gia đình, theo làng, có tập qn khác nhau, cơng nghệ xử lý nước cho vùng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ dân cư đa dạng thực nhiều hình thức khác gồm: Trạm xử lý tập trung quy mô nhỏ (xử lý mặt) nước Hệ thống bể xử lý nước quy mô hộ gia đình Các thiết bị xử lý nước (quy mơ hộ gia đình, cụm hộ gia đình) Hiện trạng công nghệ xử lý nước cho sinh hoạt Hiện nay, người dân sử dụng nguồn nước mặt, nước mưa nước ngầm cho sinh hoạt, sử dụng nước mưa, nước mặt chiếm 60%, Công nghệ công trình xử lý nước mặt phổ biến gồm cơng đoạn: Keo tụ + lắng + lọc nhanh + khử trùng Các cơng trình keo tụ (đa số dùng phèn nhôm, PAC, PAA) với bể trộn đứng trộn khí, bể tạo bơng có vách ngăn ziczac, tạo bơng có tầng cặn lơ lửng … Các cơng trình lắng: bể lắng đứng (cho trạm công suất nhỏ) bể lắng ngang, bể lắng lamen Khử trùng phổ biến dùng Clo lỏng, số trạm nhỏ dùng nước gia ven ôzôn [1] Quy mô xử lý phổ biến gồm: (1) mơ hình nhỏ lẻ (hộ gia đình): gia đình tự tạo nguồn nước sử dụng trực tiếp, số có xử lý lọc thơ (2) mơ hình cấp nước tập trung cho cụm dân cư: cơng nghệ lọc sử dụng vật liệu cát, sỏi để lọc, số mơ hình có thêm cơng đoạn khử trùng (i) Cơng trình cấp nước tập trung quy mơ nhỏ có hai hình thức sau Phè n Nư c mặt Bơm/ nước tự chảy Cột trộn Đường ống hộ gia đình Bể lọc thơ Bơm cấp II Bể lọc tinh Khử trùng Clo Bể chứa tập trung Hình Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước mặt hình thức bơm nước tự chảy Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ: Nước mặt (nước sơng, khe/mó, suối, mạch lộ) bơm lên cột trộn nhờ bơm cấp áp lực tự chảy, cột trộn nước hòa trộn với phèn nhơm (Al2(SO4)2.18H2O), làm hàm lượng cặn Hình Trạm cấp nước Trảng Đà, Tp Tuyên Quang nước giảm đáng kể Từ cột trộn nước chảy vào bể lọc thô, lọc tinh lọc phần lớn cặn lắng lại, nước đạt tiêu chuẩn độ màu độ đục Nước sau lọc khử trùng đưa đến bể chứa, sau nước cung cấp tới người dùng Hình Trạm cấp nước xã Lẩu Thí Ngài, Bắc Hà TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 KHOA HỌC Nước khe suối, mạch lộ Tự chảy Đập dâng, máng thu Bể lăng, chứa nước tập trung CÔNG NGHỆ Đường ống hộ gia đình gia đình Hình 5.Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước mặt hình thức tự chảy Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước mặt từ khe/mó qua máng thu đập dâng, chảy vào hệ thống bể lắng xây dựng gạch xây bê tơng Sau nhờ chênh cao địa hình nước theo đường ống hộ gia đình hộ sử dụng nước bể tập trung cụm dân cư Công tác quản lý vận hành cơng trình xử lý tập trung (mơ hình tổ tự quản, nhóm hộ tự quản) gặp phải số bất cập Đề tài nghiên cứu đề xuất tổ chức quản lý vận hành phù hợp với cơng nghệ áp dụng để mơ hình xử lý đề tài có tính bền vững (ii) Hệ thống nước quy mơ hộ gia đình a Nước mưa: Một số người dân vùng có thói quen hứng nước mưa dự trữ để sử dụng vào thời điểm khan nguồn nước Một hệ thống thu, chứa nước mưa hoàn chỉnh bao gồm: mái hứng, máng thu, ống dẫn bể, lu chứa + Mái hứng: Thường mái tơn, mái ngói, mái bê tơng + Máng thu: tận dụng mái nhà, mái bếp (bằng tôn), ống tre nứa, thân cau bổ đơi…Máng đóng vai trò quan trọng việc thu hứng, treo đỡ cẩn thận để hứng nhiều nước lần mưa + Bể chứa: Xây gạch đá, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể hộ Bên láng xi măng, dung tích thường từ 410 m3 + Lu chứa: Có thể làm đất nung làm xi măng, cát vàng đá dăm bột đung tích lu thường 2-3m3 Hình Bể chứa nước mưa, nước mặt hộ dân xã Lùng Cải, huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai Nước mặt Khe suối, mạch lộ Đường ống, máng lần Nước mặt (khe mó, suối, mạch lộ) nhờ chênh cao địa hình chảy đến hộ gia đình Hộ gia đình dùng trực tiếp cho sinh hoạt, số hộ sử dụng Bể lọc Bể chứa hộ gia đình bể lọc đơn giản cát, sỏi đá để lọc nước Tuy phần lớn người dân tỉnh khảo sát thưởng sử dụng trực tiếp nguồn nước dẫn vào TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ mục đích sinh hoạt mà khơng có hình thức xử lý Ăn uống đun sơi Hình Bể chứa nước hộ gia đình (iii) Sử dụng loại máy lọc công nghiệp Theo kết khảo sát nhóm dự án tỉnh vùng Tây Bắc, có hộ gia đình tìm mua thiết bị lọc nước công nghiệp thị trường để xử lý nước dùng cho ăn uống Tuy tỷ lệ có khoảng 10% số hộ điểm khảo sát có sử dụng loại máy này, chủ yếu tập trung vào nhóm dân cư có điều kiện kinh tế thu nhập ổn định, có trình độ dân trí cao Việc áp dụng số cơng nghệ xử lý nước tiên tiến cho vùng Tây Bắc cần nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý phù hợp Hiện trạng chật lượng nước khu vực nghiên cứu TT Ký hiệu mẫu Bên cạnh việc nghiên cứu tài liệu trạng môi trường nước thu thập vùng nghiên cứu Đề tài tiến hành điều tra thực địa lấy mẫu nước mặt, nước mưa để phân tích đánh giá tiêu chất lượng nước so với QCVN 02:2009/BYT Các tiêu phân tích chất lượng nước mặt gồm: Nhiệt độ, pH, độ đục, độ dẫn điện, TDS, DO, BOD5 COD, NO3-, tiêu kim loại (Cu, Mn, Zn, Fe, Cr), hàm lượng dầu mỡ Coliform Mẫu nước phân tích phòng thí nghiệm đạt chuẩn VLAS theo quy định TCVN ISO hành Kết phân tích chất lượng nước sau: - Giá trị pH, TDS Vị trí lấy mẫu Tỉnh Bắc Kạn M1 Nước mặt tạị xã Cơn Minh, huyện Na rì M2 Nước mặt xã Thượng Ân, huyện Na rì M3 Nước mưa xã Hảo Nghĩa, huyện Na rì Tỉnh Lào Cai Nước mặt xã Tả Gia Khâu, huyện Mường M4 Khương Nước mưa lu chứa Hộ gia đình xã Tả Gia M5 Khâu, huyện Mường Khương M6 Nước mặt xã Dìn Chin, huyện Mường Khương QCVN 02:2009/BYT pH - TDS mg/l 6,47 7,07 8,03 805 680 540 7,35 6,91 7,32 6-8,5 Mẫu lấy tháng 6/2017 phân tích Viện địa lý-Viện hàn lâm Khoa học cơng nghệ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 643 720 354 1000 Việt KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Nam Từ bảng kết trên, ta thấy tiêu pH, TDS mức thấp giới hạn QCVN 02:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia TT Ký hiệu mẫu COD (mg/l ) chất lượng nước sinh hoạt - Hàm lượng NH4+ NH4+ (mg/l) M1 4,39 0,14 M2 3,48 0,20 M3 2,68 0,16 M4 3,09 0,18 M5 2,33 0,09 M6 4,23 0,13 QCVN 02:2009/BYT QCVN 02:2009/BYT Kết phân tích mẫu cho thấy hàm lượng NH4+ mẫu nước đạt quy chuẩn nước sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT, nhiên Ký hiệu Coliform mẫu (MPN/100ml) M1 263 M2 360 M3 190 M4 319 M5 203 M6 320 TT QCVN 02:2009/BYT giá trị COD 2/6 mẫu vượt quy chuẩn - Hàm lượng vi sinh 150 Kết phân tích Vi sinh vật nước khu vực nghiên cứu Về tiêu vi sinh: kết phân tích cho thấy nguồn nước (nước mặt, nước mưa) lấy đại diện vị trí vùng tiêu vi sinh (Coliforms) vượt QCVN 02:2009/BYT Nước cần dược xử lý trước sử dụng Với đặc thù dân sinh vùng Tây Bắc, đặt việc TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý phù hợp với chi phí thấp, vận hành đơn giản, vật liệu lọc dễ tìm kiếm thay thế, khơng sử dụng điện, phù hợp với điều kiện địa lý, tập quán sinh sống người dân lực quản lý GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ XỬ NƯỚC LÝ QCVN 02:2009/BYT Đồng thời đề tài xây dựng tài liệu hướng dẫn vận hành, chuyển giao công nghệ hướng dẫn thành lập tổ chức quản lý (Hợp tác xã dịch vụ nước sạch) để vận hành với quy chế, định mức rõ ràng phù hợp với giải pháp cơng nghệ áp dụng 3.1 Mơ hình xử lý nước quy mơ hộ gia đình Q trình nghiên cứu giải pháp công nghệ xử lý nước phục vụ sinh hoạt cho đồng bào dân tộc vùng cao, vùng khan nước nói chung vùng Tây Bắc nói riêng cho thấy: Sơ đồ công nghệ xử lý nước áp dụng cho hộ gia đình xã Thượng Ân – Na Rì – Bắc Kạn Nguồn nước - Hộ gia đình thu, trữ nước mưa, nước mặt cho sinh hoạt lu, bể, chum, vại Các hộ gia đình nơi khan nước họ tận dụng nguồn nước mưa chính, ngồi phải gùi nước từ mó sinh hoạt khơng xử lý có xử lý thơ sơ, chưa đảm bảo chất lượng nước theo QCVN 02:2009/BYT Đề tài đề xuất 02 giải pháp công nghệ áp dụng cho quy mô hộ - Cụm dân cư (làng, ), tổ chức (Ủy ban nhân dân, trạm y tế, trường học ): dùng nguồn nước mó, giếng, khe suối cho sinh hoạt, thu trữ thêm nước mưa để sử dụng Giải pháp xử lý là: lắng ngang, lọc (bằng cát, sỏi ) đun sơi Tuy nhiên cơng trình xử lý (đặc biệt cộng đồng quản lý) có chất lượng nước đầu khơng đạt Quy chuẩn hoạt động hiệu Đề tài đề xuất 02 giải pháp công nghệ áp dụng cho quy mô cụm dân cư 01 giải pháp áp dụng cho tổ chức Công nghệ xử lý nước cho sinh hoạt, thiết bị xử lý nước phong phú, nhiên việc nghiên cứu tổ hợp giải pháp công nghệ để phù hợp với thực tiễn dân sinh vùng Tây Bắc nói chung, làng, cụ thể đảm bảo ổn định, bền vững cần thiết Mơ hình thử nghiệm cơng nghệ xử lý nguồn nước mặt nước mưa đề tài tích hợp thành thiết bị xử lý hợp khối (dạng container) Mỗi thiết bị xử lý dự kiến từ 03 đến 05 công đoạn khác để đảm bảo chất lượng nước theo Cấp số Cấp số Nước Căn vào đặc trưng chất lượng nước đầu phương án công nghệ xử lý gồm 02 công đoạn sơ đồ chung Cụ thể: Xử lý cấp số 1: Xử lý thô – lắng trọng lực loại bỏ cặn có kích thước lớn Xử lý cấp số 2: Xử lý tinh với mao quản lọc cấp nano mét loại bỏ vi khuẩn, vi rút Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Với hộ gia đình có nguồn nước thơ tốt cần qua cấp xử lý Xử lý cấp bước xử lý thô lắng trọng lực nhằm loại bỏ cặn có kích thước lớn sau dẫn đến xử lý cấp 2, thiết bị lọc chứa màng nano (NF) Thiết bị lọc nhằm loại bỏ chất hữu cơ, vô vi sinh vật có nước Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước áp dụng cho hộ gia đình xã Tả Gia Khâu - Mường Khương - Lào Cai Nguồn nước TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 Cấp số Cấp số Cấp số Nước KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Căn vào đặc trưng chất lượng nước đầu phương án công nghệ xử lý gồm 03 công đoạn sơ đồ chung Cụ thể: Mangan, Chì…) Cấp số chứa màng siêu lọc (UF) nhằm loại bỏ sinh vật có khả gây bệnh Xử lý cấp số 1: Xử lý thô – loại bỏ cặn có kích thước >1m Chất lượng nước đầu đảm bảo chất lượng nước theo QCVN 02:2009/BYT Xử lý cấp số 2: Xử lý tổng hợp (Hạt trao đổi ion/than hoạt tính): để loại bỏ thành phần nhiễm hóa lý: độ cứng kim loại nặng khác (Sắt, Mangan, Chì…) Cơng nghệ lựa chọn có giá thành thấp, khơng phát sinh chi phí vận hành, dễ dàng sử dụng, bảo trì đơn giản Xử lý cấp số 3: Xử lý tinh loại bỏ hiệu vi khuẩn, vi rút Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ: Nguồn nước thơ hộ gia đình xử lý thiết bị tích hợp cấp xử lý Cấp số chứa lõi lọc làm từ sợi thô PP ép chặt vào có kích thước lỗ lọc 1m Cấp số chứa hạt trao đổi ion/than hoạt tính để loại bỏ thành phần độ cứng kim loại nặng khác (Sắt, 3.2 Mơ hình xử lý nước cho tổ chức (trạm y tế, trường mầm non) Nguồn nước lấy từ nguồn nước mưa thu từ mái nhà tổ chức (như: UBND xã trạm y tế, trường mầm non …) dẫn bể chứa, trước đổ vào bể chứa nước lọc qua bể lọc thô Từ bể chứa nước xử lý qua hệ thống xử lý khép kín trước đưa vào sử dụng Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý cho tổ chức Điều khiển Modul số Modul số Khử trung Nước sinh hoạt Bơ m Nguồn nư c N cr a Đường nước rửa lọc Đường nước Thiết bị công nghệ sau: Modul số 1: Công đoạn lọc thô loại bỏ tạp chất nước (các cặn kích thước lớn, bơng cặn, độ đục tạp chất phù du nguồn nước): sử dụng loạivật liệu lọc địa (cát lọc, than hoạt tính… để xử lý thành phần nhiễm hấp phụ triệt để hợp chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng, độ màu, mùi vị TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ nước Modul số 2: Vật liệu lọc chuyên dụng loại bỏ chất hữu cơ, vô Modul số 3: Thiết bị khử trùng tiêu diệt loại bỏ vi khuẩn, vi rút Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nguồn nước từ khe suối nước mưa dẫn qua bể lọc sơ vào bể chứa, từ bể chứa nước bơm qua Modul lọc số 1, thiết bị lọc chế tạo composite bên có lớp vật liệu lọc địa cát, sỏi lọc than hoạt tính nhằm tách hạt cặn có kích thước nhỏ hấp phụ hợp chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng, độ màu, mùi vị có nước Nước sau lọc tiếp qua Modul lọc số Modul số gồm cột lọc tương ứng với cấp lọc tích hợp (cột lọc số chứa lõi lọc làm từ sợi thô PP ép chặt vào có kích thước lỗ lọc m; cột lọc số chứa lõi lọc than hoạt tính; cột lọc chứa màng vi lọc (MF) với kích thước lỗ lọc 0,2m) Modul nhằm loại bỏ chất hữu cơ, vô không cần thiết cho thể có nước Cuối thiết bị khử trùng đèn cực tím (đèn UV) nhằm loại bỏ sinh vật có khả gây bệnh trước cấp cho quan để phục vụ cho sinh hoạt Chất lượng nước đầu đảm bảo chất lượng nước theo QCVN 02:2009/BYT 3.3 Mơ hình xử lý nước cho cụm dân cư (i) thôn Nà Cằm – xã Cơn Minh – Na Rì Nguồn nước lấy từ khe suối qua hệ thống lọc ngầm dẫn Ao chứa, trước vào Ao chứa nước lọc qua lớp đá sỏi mạng ống lọc ngầm (Water bell) Từ Ao chứa nước dẫn vào hệ thống xử lý khép kín trước cấp cho người dân sử dụng Chênh lệch cột nước đảm bảo để nước tự chảy qua hệ thống xử lý trước vào bể chứa nước để sử dụng Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý Nguồn nước Modul số Modul số Modul số Modul số Nước sinh hoạt Nước rửa Đường nước rửa lọc Đường nước Cấu tạo sau: nước)có kích thước >50m Modul số 1: Công đoạn lọc thô loại bỏ tạp chất nước (các cặn kích thước lớn, bơng cặn, độ đục tạp chất phù du nguồn Modul số 2: Vật liệu lọc địa (cát lọc, than hoạt tính… để xử lý thành phần nhiễm hấp phụ triệt để hợp chất hữu cơ, vô cơ, kim 10 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 KHOA HỌC loại nặng, độ màu, mùi vị nước Modul số 3: Vật liệu lọc chuyên dụng loại bỏ chất hữu cơ, vô Modul số 4: Lọc tinh loại bỏ vi khuẩn, vi rút Chất lượng nước đầu đảm bảo chất lượng nước theo QCVN 02:2009/BYT CÔNG NGHỆ lọc tích hợp thành thiết bị Cột lọc số chứa lõi lọc làm từ sợi thô PP ép chặt vào có kích thước lỗ lọc m Cột lọc số chứa lõi lọc than hoạt tính Cột lọc chứa màng vi lọc (MF) với kích thước lỗ lọc 0,2 m Thiết bị lọc nhằm loại bỏ chất hữu cơ, vô khơng cần thiết có nước Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý: Do chênh lệch cột áp (dao động khoảng 8m nước), nguồn nước từ ao chứa tự chảy qua Modul lọc số 1, thiết bị lọc sơ với vỏ chế tạo inox, bên có phin lọc với kích thước lỗ lọc 50m nên cặn, chất gây đục tạp chất phù du nguồn nướccó kích thước >50m loại bỏ Cuối Modul số 4, thiết bị lọc có chứa màng siêu lọc (UF) nhằm loại bỏ sinh vật có khả gây bệnh trước cấp cho cụm dân cư để phục vụ cho sinh hoạt Chất lượng nước đầu đảm bảo chất lượng nướctheo QCVN 02:2009/BYT Nước khỏi Modul số dẫn đến modul lọc số Modul số thiết bị lọc chế tạo composite bên có lớp vật liệu lọc địa cát, sỏi than hoạt tính nhằm tách hạt cặn có kích thước nhỏ 50m hấp phụ hợp chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng, độ màu, mùi vị có nước Cơng nghệ xử lý nước có sử dụng điện (dùng bơm) giải pháp công nghệ xử lý tương tự công nghệ xử lý áp dụng cho thơn Nà Cằm, có khác lắp thêm bơm đầu vào để cấp nước cho hệ thống lọc Vì việc áp dụng quy trình cơng nghệ dễ phổ biến không cần phải có chênh lệch cao độ nguồn nước khu vực đặt hệ thống xử lý Nước sau lọc tiếp qua Modul lọc số Modul số gồm cột lọc tương ứng với cấp (ii) thôn La Hờ - xã Tả Gia Khâu - huyện Mường Khương Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý thôn La Hờ Điều khiển Modul số Bơm Modul số Modul số Nước rửa Khử trung Nước sinh hoat Đường nước rửa lọc Nguồn nước Đường nước TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 11 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Cấu tạo sau: Modul số 1: Công đoạn lọc thơ loại bỏ tạp chất nước (các cặn kích thước lớn, cặn, độ đục tạp chất phù du nguồn nước) có kích thước >50m Modul số 2: Vật liệu lọc địa (cát lọc, than hoạt tính… để xử lý thành phần nhiễm hấp phụ triệt để hợp chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng, độ màu, mùi vị nước Modul số 3: Vật liệu lọc chuyên dụng loại bỏ chất hữu cơ, vô Thiết bị khử trùng tiêu diệt loại bỏ vi khuẩn, vi rút Thuyết minh sơ đồ công nghệ:Nguồn nước từ suối nước mưa qua bể lọc sơ vào bể chứa, từ bể chứa nước bơm qua Modul lọc số 1, thiết bị lọc chế tạo composite bên có lớp vật liệu lọc địa cát, sỏi lọc than hoạt tính nhằm tách hạt cặn có kích thước nhỏ hấp phụ hợp chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng, độ màu, mùi vị có nước Nước sau lọc tiếp qua Modul lọc số Modul số gồm cột lọc tương ứng với cấp lọc tích hợp lại (cột lọc số chứa lõi lọc làm từ sợi thơ PP ép chặt vào có kích thước lỗ lọc m; cột lọc số chứa lõi lọc than hoạt tính; cột lọc chứa màng vi lọc (MF) với kích thước lỗ lọc 0,2m) Modul nhằm loại bỏ chất hữu cơ, vơ khơng có lợi có nước Cuối thiết bị khử trùng đèn cực tím nhằm loại bỏ sinh vật có khả gây bệnh trước cấp cho người dân sử dụng Chất lượng nước đầu đảm bảo chất lượng nước theo QCVN 02:2009/BYT tài thành viên nhà sử sụng; với mơ hình xử lý cho tổ chức, cụm dân cư người vận hành người quyền bà nhân dân thơn tín nhiệm đề cử, lựa chọn đào tạo, hướng dẫn vận hành sử dụng thiết bị Đây đối tượng chuyển giao quy trình vận hành, bảo dưỡng thiết bị Mơ hình xử lý nước quy mơ hộ gia đình lắp đặt vị trí thuận tiện q trình sử dụng, gần nguồn nước vị trí khu vực cần lấy nước Trước tiến hành vận hành cần kiểm tra toàn thiết bị bao gồm: Các cốc lõi lọc, hệ thống đường ống, dây nối … đảm bảo kín Sử dụng nước sau nước chảy qua hệ thống ổn định khoảng 20 phút, sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt Mơ hình xủ lý nước cho cụm dân cư, tổ chức ( trạm ý tế, UBND xã trường học) gồm bước vận hành gồm bước sau: Bước 1: Kiểm tra hệ thống trước vận hành: Các van (theo nguồn nước đầu vào) hệ thống điện (trong trường hợp sủ dụng điện) (đèn báo, vol kế, ampe kế) Bước 2: Bật công tắc tổng -> Công tắc bơm cấp nguồn van tổng cấp nguồn Bước 3: Van xả trợ lắng đóng Mở van vào cột lọc thô Nước bơm cấp đưa qua cột lọc số tiếp tục lọc qua cột lọc thơ số (cát thạch anh than hoạt tính) -> Cột lọc số -> Thiết bị khủ trùng UV Bước 4: Lấy nước đầu hệ thống theo mục đích sử dụng: Nước sinh hoạt sau hệ thống lọc 3.4 Quản lý vận hành quy trình sử dụng Bước 5: Dừng hệ thống khơng có nhu cầu sử dụng sau vận hành đủ nước vào thiết bị chứa… Tắt thiết bị điện, ngắt Atomat tổng/khóa van tổng cấp nguồn Đối tượng vận hành mơ hình xử lý nước cho hộ gia đình áp dụng giải pháp công nghệ đề Lưu ý: Để giảm thiếu tái nhiễm vi sinh cần có giải pháp để phòng ngừa sau: 12 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 KHOA HỌC - Giảm ô nhiễm vi sinh nguồn: Tận dựng lượng mặt trời (UV) để diệt khuẩn - Sử dụng vận hành theo quy trình tài liệu chuyển giao: đảm bảo cho bể chứa, đường ống dẫn nước đảm bảo sạch, sửa chữa hệ thống dẫn đến nguy nhiễm khuẩn Do đó, sau sửa chữa cần phải làm đường ống khử trùng hệ thống Chlorine theo quy trình - Định kỳ thau, rửa làm hệ thống: nguồn cấp, bể chứa, đường ống - Khuyến cáo người dân tránh lưu trũ nước sinh hoạt gần khu chăn nuôi gia súc, gia cầm, khu vệ sinh nên ăn chin uống sôi - Bảo hộ lao động vận hành phải gọn gàng, đảm bảo điều kiện vệ sinh cá nhân để tránh gây ô nhiễm cho nguồn nước sau xử lý KẾT LUẬN Công nghệ xử lý nước phát triển nhanh liên tục ứng dụng nhiều kỹ thuật xử lý tiên tiến, đại (như công nghệ lọc tự động rửa, tháp oxy hóa cao tải, cơng nghệ lọc Katox, bể lọc sử dụng vật liệu ) Quá trình thực đề tài:“Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ quản lý thu trữ nước mưa nước mặt phục vụ dân sinh vùng Tây Bắc“ CÔNG NGHỆ tác giả khảo sát, điều tra đánh giá thực tế kết hợp nghiên cứu lựa chọn, đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước phục vụ sinh hoạt cho người dân với ba quy mô phù hợp với điều kiện dân sinh vùng Tây Bắc, mơ hình thử nghiệm theo dõi đánh giá mẫu để triển khai nhân rộng cho vùng Bước đầu giải pháp công nghệ xử lý Hội đồng khoa học cấp Viện, Văn phòng chương trình Tây Bắc đánh giá cao tin tưởng góp phần nâng cao chất lượng sống người dân, thực quy hoạch, kế hoạch sử dụng nước hiệu ổn định xã hội vùng Tây Bắc Lời cảm ơn Bài báo phần kết Đề tài khoa học cấp Quốc gia “Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ quản lý thu trữ nước mưa nước mặt phục vụ dân sinh vùng Tây Bắc“ thuộc Chương trình Khoa học Công nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 2013 – 2018 “Khoa học Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây Bắc“ Chúng xin chân thành cảm ơn hợp tác sở, ban, ngành người dân tỉnh Lào Cai, Bắc Kạn cung cấp thông tin thống chọn điểm áp dụng thử nghiệm giải pháp công nghệ đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Thu Thủy, 2005, Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [2] Nguyễn Trung Dũng, 2015 Mơ hình quản lý vận hành hệ thống cấp nước nông thôn tỉnh miền núi phía Bắc [3] Vũ Cao Minh, 2003, Điều tra nghiên cứu nguồn nước cacxtơ khu vực Nà Phạ, xã Mậu Duệ, huyện Yên Minh, lựa chọn, thiết kế mơ hình khai thác, Viện Địa chất, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam [4] Nguyễn Thị Kim Dung nnk, 2015 Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ sở hạ tầng (thủy lợi cấp nước sinh hoạt) phục vụ xây dựng Nơng thơn vùng Trung du, miền núi phía Bắc TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 13 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ [5] Phạm Đình Kiên nnk, 2011 Hồn thiện cơng nghệ sản xuất thiết bị lọc nước lưu động sử dụng vật liệu nano phục vụ cấp nước ăn uống cho vùng ngập lũ miền Trung đồng sông Hồng [6] Trần Hưng nnk, 2015.Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất thiết bị lọc nước sinh hoạt vùng nông thôn Việt Nam sử dụng vật liệu lọc sứ xốp than hoạt tính từ nguyên liệu trấu [7] Viện Khoa học Kỹ thuật môi trường (Đại học Xây dựng) phối hợp với Trung tâm nước mưa (Đại học Quốc gia Seoul, Hàn Quốc), 2010 Thử nghiệm thu gom, xử lý tái sử dụng nước mưa [8] Yilma Seleshi, Yusuf Kedir, 2005, Water Harvesting Technologies a Challenge to Ethiopia: in Environmental/Ecological, Health Condition and its Economic Sustainability [9] Thomas, T.H and Martinson, D.B., 2007, Roofwater Harvesting: A Handbook for Practitioners Delft, The Netherlands, IRC International Water and Sanitation Centre (Technical Paper Series; No 49) [10] Rainwater Harvesting - The collection of rainfall and runoff in rural areas, A Pacey and A Cullis ITDG Publishing, 2002 (available from www.developmentbookshop.com Options for increasing the Productivity [11] Low-Cost Sustainable Technologies for the Production of Clean Drinking Water – Review, University of Dhaka, Bangladesh; National Food Research Institute, Tsukuba-shi, Japan; Rajamangala University of Technology, Thanyaburi, Thailand 14 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 50 - 2018 ... trạng công nghệ xử lý nước cho sinh hoạt Hiện nay, người dân sử dụng nguồn nước mặt, nước mưa nước ngầm cho sinh hoạt, sử dụng nước mưa, nước mặt chiếm 60%, Công nghệ cơng trình xử lý nước mặt. .. cứu giải pháp công nghệ xử lý nước phục vụ sinh hoạt cho đồng bào dân tộc vùng cao, vùng khan nước nói chung vùng Tây Bắc nói riêng cho thấy: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước áp dụng cho hộ gia đình xã... xuất giải pháp công nghệ quản lý thu trữ nước mưa nước mặt phục vụ dân sinh vùng Tây Bắc CÔNG NGHỆ tác giả khảo sát, điều tra đánh giá thực tế kết hợp nghiên cứu lựa chọn, đề xuất giải pháp công