1.6.1. Công nghệ cấp nước trên thế giới
Các nền văn minh cổ đại đƣợc thành lập xung quanh nguồn nƣớc. Trong khi tầm quan trọng của nƣớc là rất lớn, song con ngƣời ta chƣa biết cách giữ gìn nguồn nƣớc. Họ dùng nƣớc và xả thải nƣớc nhƣ một hoạt động tất yếu của cuộc sống. Dần già, nguồn nƣớc bắt đầu xuất hiện một số hiện tƣợng lạ nhƣ nƣớc bị vẩn đục hay có mùi, không còn thơm ngon nhƣ trƣớc. Liên quan đến nƣớc uống, phải mất hàng ngàn năm để mọi ngƣời nhận ra rằng cảm giác của họ một mình không phải là giám khảo chính xác chất lƣợng nƣớc.
Xử lý nƣớc ban đầu tập trung vào việc nâng cao chất lƣợng thẩm mỹ của nƣớc uống. Phƣơng pháp để cải thiện hƣơng vị và mùi của nƣớc uống đã đƣợc ghi lại sớm nhất là 4000 TCN Cổ đại Phạn và tiếng Hy Lạp tác phẩm đƣợc đề nghị phƣơng pháp xử lý nƣớc nhƣ lọc qua than củi, phơi bày để ánh sáng mặt trời, đun sôi.
Vẩn đục nhìn thấy đƣợc (sau này gọi là độ đục) là động lực đằng sau các phƣơng pháp xử lý nƣớc sớm nhất. Nhƣ nhiều nguồn nƣớc chứa các hạt có một hƣơng vị bị phản đối. Để làm rõ nƣớc, Ai Cập báo cáo sử dụng hóa chất phèn vào đầu năm 1500 TCN gây ra các hạt lơ lửng để giải quyết nƣớc vẩn đục.
Hệ thống nƣớc cấp bắt nguồn từ La Mã vào năm 800 TCN. Điển hình là công trình dẫn nƣớc vào thành phố bằng kênh tự chảy, trong thành phố nƣớc đƣa đến các bể tập trung, từ đó theo các đƣờng ống dẫn đến các nhà quyền quý và bể chứa công cộng cho ngƣời sử dụng.
Khoảng năm 300 TCN, loài ngƣời đã biết khai thác nƣớc ngầm bằng phƣơng pháp đào giếng. Ngƣời Babilon biết cách nâng nƣớc lên độ cao khá lớn nhờ vào ròng rọc và guồng nƣớc.
Thế kỷ XIII các thành phố ở châu Âu đã có hệ thống cấp nƣớc. Thời đó chƣa có các loại hóa chất phục vụ cho việc keo tụ xử lý nƣớc mặt ngƣời ta phải xây dựng các bể chứa có kích thƣớc lớn mới lắng đƣợc các hạt cặn bé. Do đó công trình thƣờng rất cồng kềnh, chiếm diện tích và kinh phí xây dựng lớn.
Thế kỉ XIII, các thành phố Đông Âu có hệ thông nƣớc cấp. Thời đó chƣa có hệ thống hóa chất phục vụ cho việc xử lý nƣớc, ngƣời ta xây các bể có kích thƣớc lớn mới để lắng đƣợc các cặn bé. Công trình cấp nƣớc chiếm diện tích và kinh phí xây dựng. Đến năm 1600 việc dùng phèn nhôm để keo tụ nƣớc đƣợc nhà truyền giáo Tây Ban Nha phổ biến tại Trung Quốc.
Trong những năm 1700, lọc đã đƣợc thành lập nhƣ là một phƣơng tiện hiệu quả loại bỏ các hạt có trong nƣớc, mặc dù mức độ chất lƣợng không thể đo đƣợc vào thời gian đó. Vào đầu những năm 1800, lọc cát chậm đã bắt đầu đƣợc sử dụng thƣờng xuyên ở châu Âu.
Trong nửa cuối năm 1800, các nhà khoa học đã đạt đƣợc một sự hiểu biết nhiều hơn về các nguồn và các nguyên nhân các chất gây ô nhiễm nƣớc uống, đặc biệt là những tạp chất không thể nhìn thấy bằng mắt thƣờng. Trong năm 1855, Tiến sĩ John Snow đã chứng minh rằng bệnh tả là một bệnh đƣờng nƣớc bằng cách kết nối một ổ dịch bệnh ở London để giếng công cộng đã đƣợc bị ô nhiễm bởi nƣớc thải. Vào cuối những năm 1880, Louis Pasteur chứng minh "lý thuyết về mầm" của bệnh, trong đó giải thích nhƣ thế nào vi sinh vật (vi khuẩn) có thể truyền bệnh thông qua phƣơng tiện trung gian nhƣ nƣớc. Trong thế kỷ XX cuối XIX và đầu, những lo ngại liên quan đến nƣớc uống chất lƣợng tiếp tục tập trung chủ yếu vào các vi khuẩn gây bệnh (mầm bệnh) trong nguồn cung cấp nƣớc công cộng. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng độ đục không chỉ là một vấn đề thẩm mỹ; hạt trong nƣớc nguồn, chẳng hạn nhƣ phân, có thể chứa mầm bệnh. Kết quả là các thiết kế của hầu hết các hệ thống xử lý nƣớc uống xây dựng tại Mỹ đầu những năm 1900 đã đƣợc thúc đẩy bởi nhu cầu giảm độ đục, do đó loại bỏ chất gây ô nhiễm vi sinh vật đó đã gây ra dịch bệnh thƣơng hàn, kiết lỵ, dịch tả. Để giảm độ đục, một số hệ thống nƣớc ở các thành phố của Mỹ (nhƣ Philadelphia)
đã bắt đầu sử dụng lọc cát chậm. Trong khi lọc là một phƣơng pháp điều trị khá hiệu quả trong việc giảm độ đục, đó là chất khử trùng nhƣ Clorua đóng vai trò lớn nhất trong việc giảm số lƣợng các dịch bệnh đƣờng nƣớc trong đầu những năm 1900. Năm 1908, Clo đƣợc sử dụng lần đầu tiên nhƣ là một chất khử trùng tiểu học của nƣớc uống trong Jersey City, New Jersey. Việc sử dụng các chất khử trùng khác nhƣ ozone cũng bắt đầu ở châu Âu khoảng này thời gian, nhƣng không đƣợc sử dụng tại Mỹ cho đến
vài chục năm sau. Dần dần, lọc và khử trùng bằng clo vẫn là kỹ thuật xử lý có hiệu quả
để bảo vệ nguồn nƣớc cung cấp cho nƣớc Mỹ. Trong những năm 1970 và 1980, cải tiến đã đƣợc thực hiện trong sự phát triển màng ngƣợc lọc thẩm thấu và kỹ thuật điều trị khác nhƣ ozon hóa.
Trong thế kỷ XX, kỹ thuật cấp nƣớc ngày càng đạt tới trình độ cao và còn tiếp tục phát triển, các loại thiết bị cấp nƣớc ngày càng đa dạng phong phú và hoàn thiện. Lƣợng nƣớc cấp không những cấp cho những khu vực cấp cao mà phát triển lên cho toàn bộ khu vực.
Kỹ thuật điện tử và tự động hóa cũng đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghệ xử lý cũng nhƣ cấp nƣớc, quản lý, vận hành,…phục vụ cho cuộc sống và phát triển kinh tế-xã hội của con ngƣời.
Ngày này, nƣớc cấp có hầu hết các quốc gia trên thế giới. Đặc biệt, các đô thị càng lớn thì các công trình xử lý nƣớc cấp càng hiện đại và chất lƣợng nƣớc càng cao. Điển hình nhƣ: Thụy Sỹ, Hà Lan, Mỹ...
1.6.2. Công nghệ cấp nước tại Việt Nam
1.6.2.1. Tình hình cấp nước thực tế tại Việt Nam
Ở Việt Nam, hệ thống cấp nƣớc đô thị đƣợc bắt đầu bằng khoan giếng mạch nông nhƣ Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh vào năm 1894. Nhiều đô thị khác nhƣ Hải Phòng, Đà Nẵng… hệ thống cấp nƣớc đã xuất hiện, khai thác cả nƣớc mặt cũng nhƣ nƣớc ngầm. Hiện nay, hầu hết các khu đô thị đã có hệ thống cấp nƣớc, nhiều trạm cấp nƣớc đã áp dụng công nghệ tiên tiến của các nƣớc phát triển nhƣ Pháp, Phần Lan, Australia… Những trạm cấp nƣớc của các thành phố lớn đã áp dụng công nghệ tiên
tiến, tự động hóa cao. Hiện nay nhà nƣớc rất quan tâm đến lỉnh vƣc cấp nƣớc cho đô thi và đã ban hành nhiều văn bản pháp quy để định hƣớng, điều chỉnh các quan hệ trong lỉnh vực cấp nƣớc. Điển hình nhƣ “Định hƣớng phát triển cấp nƣơc đô thị đến năm 2020 (quyết định số 63/1998/QĐ-TTg ngày 18 tháng 3 năm 1998 của thủ tƣớng chính phủ) trong đó xác định mục tiêu chủ yếu cho ngành cấp nƣớc đo thị từ nay cho đến năm 2020.
Đảng và Nhà nƣớc ta luôn quan tâm đến vấn đề cấp nƣớc cho nông thôn, đòi hỏi các chuyên gia trong lĩnh vực cấp nƣớc cần phải đóng góp sức mình và sang tạo để đáp ứng nhu cầu thực tế.
Hiện nay ở đô thị sử dụng nƣớc mặt và nƣớc ngầm. Ngoài ra, một số hộ vùng ven đô và nông thôn có sử dụng cả nƣớc mƣa. Trong toàn quốc, tỷ lệ ngƣời sử dụng nƣớc mặt chiếm 60%, nƣớc ngầm chiếm 40%. Ở các thành phố lớn, các nhà máy nƣớc (NMN) có công suất khoảng từ vài chục m3 /ngày.đêm tới vài trăm ngàn m3/ngày.đêm. Tiêu biểu nhƣ: NMN Thủ Đức (TP HCM) có tổng công suất 1.200.000 m3 /ngày.đêm, các NMN xử lý nƣớc ngầm ở Hà Nội có công suất từ 30.000 – 60.000 m3 /ngày.đêm (thƣờng chia thành đơn nguyên 30.000 m3 /ngày.đêm, xây dựng thành từng đợt, NMN Sông Đà 600.00 m3 /ngày.đêm, giai đoạn 1 xây dựng 1 đơn nguyên 300.000 m3 /ngày.đêm đã hoạt động). Tại các thành phố, thị xã trực thuộc tỉnh, các nhà máy nƣớc có công suất phổ biến từ 10.000 m3 /ngày đêm đến 30.000 m3 /ngày đêm. Các trạm thu nƣớc ở thị trấn thƣờng có công suất từ 1000 m3 /ngày đêm tới 5.000 m3 /ngày đêm, phổ biến nhất xung quanh 2.000 m3 /ngày đêm.
1.6.2.2. Công nghệ nước cấp tại Việt Nam
Công nghệ và công trình xử lý nước mặt phổ biến ở nước ta:
Keo tụ + lắng + lọc nhanh trọng lực + khử trùng
Công nghệ xử lý nƣớc ngầm chủ yếu là khử sắt (hoặc khử mangan) bằng phƣơng pháp:
Các công trình đơn vị trong trạm trạm xử lý đa dạng:
- Các công trình keo tụ (đa số là phèn nhôm, PAC) với bề trộn đứng, trộn cơ khí, để tạo bông có vách ngăn ziczac, tạo bông có tầng cặn lơ lửng, tạo bông kiểu cơ khí. - Các công trình lắng: bể lắng đứng (cho trạm công suất nhỏ) bể lắng ngang thu nƣớc cuối bể, thu nƣớc bề mặt đƣợc sử dụng rộng rãi ở các thành phố, thị xã, bể lắng ngang lamen đƣợc sử dụng tại 6 tỉnh núi phía Bắc: Lào Cai, Yên Bái, Phú Lộc, Hòa Bình, Hƣng Yên và sân bay Đà Nẵng. Loại bể đang đƣợc phổ biến ở một số địa phƣơng khác nhƣ bể lắng Pulsator (công nghệ Pháp) đƣợc dùng ở Nam Định, Cần Thơ và bể lắng ly tâm (Thái Bình) là 2 loại bể lắng ít đƣợc sử dụng.
- Các công trình lọc: bể lọc nhanh trọng lực (lọc hở với vật liệu lọc là cát) đƣợc dùng rộng rãi, sử dụng khá phổ biến ở các dự án cấp tỉnh, thành phố.
- Khử trùng: phổ biến dùng Clo lỏng, một số trạm nhỏ dùng nƣớc giaven hoặc ôzôn. - Trạm bơm đợt 2: một số trạm dùng máy biến tần để điều khiển chế độ hoạt động của máy bơm, một vài nơi có dùng đài nƣớc trong trƣờng hợp địa hình thuận lợi, một số nơi tận dụng đài nƣớc đã có trƣớc.
- Các công trình làm thoáng: Phổ biến dùng tháp làm thoáng tự nhiên (dàn mƣa), một số ít dùng thùng quạt gió (làm thoáng cƣỡng bức). Chất lƣợng nƣớc sau xử lý hầu hết đạt tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn của bộ y tế thế giới. Một vài nhà máy còn vài chỉ tiêu chƣa đạt đƣợc nhƣ mangan, amoni, ersen.
Cấp nước nông thôn – các mô hình cấp nước sinh hoạt nông thôn
- Ngƣời dân nông thôn tùy điều kiện của mình đã sử dụng cả 3 nguồn nƣớc (nƣớc mƣa, nƣớc ngầm, nƣớc mặt) cho nhu cầu cấp nƣớc phục vụ cho sinh hoạt. Từ những đặc điểm riêng biệt từng vùng ở nông thôn Việt Nam hiện tồn tại 2 hệ thống công trình cấp nƣớc cơ bản:
+ Các công trình cấp nƣớc phân tán: các công trình cấp nƣớc nhỏ lẻ truyền thống phục vụ cho từng hộ gia đình, những nhóm hộ dùng nƣớc hay các cụng dân cƣ sống độc lập, riêng lẽ mật độ thấp…
+ Các công trình cấp nƣớc theo kiểu công nghiệp tập trung: hệ thống dẫn nƣớc tự chảy và hệ thống bơm dẫn nƣớc phục vụ cho các thị trấn, các cụm dân cƣ tập trung của xã.
1.6.3. Giới thiệu nhà máy nước Cầu Đỏ tại thành phố Đà Nẵng
1.6.3.1. Vị trí địa lý
Vị trí nhà máy: Phƣờng Hòa Thọ Tây, quận Cẩm Lệ, Thành phố Đà Nẵng Trụ sở chính: Đƣơng Xô Viết Nghệ Tĩnh, quận Hải Châu, Thành phố Đà Nẵng Ngƣời đại diện theo pháp luật: ông Nguyễn Trọng Ảnh
Chức vụ: Giám đốc
Nhà máy cấp nƣớc Cầu Đỏ đƣợc thực hiện trên địa bàn thuộc phƣờng Hòa Thọ Tây, quận Cẩm Lệ, Đà Nẵng. Ranh giới vị trí tiếp xúc:
- Phía Bắc giám: thôn Phong Lệ, phƣờng Hòa Thọ Tây - Phía nam giáp: sông Cẩm Lệ
- Phía tây giám: thôn Phong Bắc, phƣờng Hòa Thọ Tây - Phía đông giáp: quốc lộ 1A, đƣờng Trƣờng Chinh
1.6.3.2. Lịch sử phát triển
Trƣớc năm 1954 toàn thành phố đều sử dụng nƣớc ngầm với 36 giếng khoan ở độ sâu 30 đến 50 mét. Các giếng khoan này chia thành một số nhóm, mỗi nhóm cung cấp nƣớc cho một khu vực nhỏ và hình thành một mô hình cung cấp nƣớc bao gồm giếng khoan - trạm bơm giếng - đài nƣớc và đƣờng ống cấp nƣớc. Do nhu cầu khai thác nƣớc ngày càng tăng và thành phố ngày càng phát triển nên các giếng khoan này càng bị nhiễm mặn, nhiễm bẩn, phải ngừng hoạt động dần.
Nhà máy nƣớc Cầu Đỏ đƣợc hình thành khoảng những năm 1945-1950, hệ thống cấp nƣớc Đà Nẵng lúc bấy giờ chủ yếu cung cấp nƣớc cho khu vực trung tâm với các giếng khoan và hệ thống đƣờng ống nhỏ bé.
Từ năm 1967, nguồn nƣớc mặt tại sông Cẩm Lệ đƣợc khai thác xử lý cung cấp cho thành phố qua việc xây dựng các Trạm cấp nƣớc Cầu Đỏ (năm 1967) và Trạm cấp nƣớc Sân Bay (năm 1969) dần dần thay thế nguồn nƣớc ngầm vì các giếng khoan đã
hƣ hỏng. Trong giai đoạn này, hệ thống đƣờng ống cấp nƣớc cũng đƣợc phát triển thêm. Trạm cấp nƣớc Cầu Đỏ phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ nƣớc của ngƣời dân trong khu vực nội thành và Trạm cấp nƣớc Sân Bay phục vụ cho các khu quân sự của chế độ cũ. Đơn vị quản lý hệ thống cấp nƣớc Đà Nẵng lúc bấy giờ là Thủy cục Đà Nẵng.
Năm 1975, thành phố Đà Nẵng đƣợc giải phóng, hệ thống cấp nƣớc Đà Nẵng đƣợc giữ nguyên vẹn, chính quyền cách mạng tiếp quản và duy trì liên tục hoạt động sản xuất cấp nƣớc, góp phần giữ gìn tình hình an ninh trật tự trong những ngày đầu thành phố mới đƣợc giải phóng. Và ngay sau đó, đơn vị quản lý hệ thống cấp nƣớc thành phố đƣợc thành lập có tên gọi là Nhà máy nƣớc Đà Nẵng thay thế cho Thủy cục Đà Nẵng của chế độ cũ, công suất cấp nƣớc lúc đó khoảng 12.000 m3
/ngày với 3.084 đồng hồ tiêu thụ của khách hàng.
Năm 1979, trƣớc yêu cầu phát triển ngƣời dân thành phố cần có nƣớc máy sử dụng, ban lãnh đạo Nhà máy nƣớc Đà Nẵng lúc đó đã tập trung váo công tác củng cố cơ sở vật chất kỹ thuật, cải tạo, mở rộng nâng công suất Trạm cấp nƣớc Cầu Đỏ lên 12.000m3/ngày và Trạm cấp nƣớc Sân Bay lên 10.000m3/ngày.đêm. Cùng với việc cải tạo, mở rộng các trạm cấp nƣớc, hệ thống đƣờng ống cấp nƣớc các loại cũng đƣợc thi công lắp đặt và đến năm 1985 tổng số đồng hồ khách hàng là 13.000 chiếc.
Năm 1985, để đáp ứng yêu cầu phát triển của thành phố, UBND tỉnh Quảng Nam Đà Nẵng lúc bấy giờ đã thành lập Công ty Cấp nƣớc Quảng Nam Đà Nẵng (QNĐN) trên cơ sở Nhà máy nƣớc Đà Nẵng đƣợc bổ sung nhiệm vụ và nâng cấp về quy mô tổ chức sản xuất kinh doanh. Đƣợc sự quan tâm của lãnh đạo cấp trên, Công ty Cấp nƣớc Quảng Nam Đà Nẵng đã triển khai các dự án với các công trình mang tính trọng điểm:
+ Đầu tƣ xây dựng Trạm cấp nƣớc Sơn Trà I, II, III với công suất thiết kế 5.000 m3/ngày khai thác từ nguồn nƣớc suối tại núi Sơn Trà và đƣa vào hoạt động (năm 1991);
+ Cải tạo NMN Cầu Đỏ nâng công suất lên 50.000 m3/ngày và thi công lắp đặt tuyến ống chính D900 từ NMN Cầu Đỏ về thành phố (dự án cải tạo hệ thống cấp nƣớc Đà Nẵng bằng vốn vay ODA của Pháp giai đoạn 3A vào năm 2002);
+ Xây dựng và cải tạo NMN Sân Bay nâng công suất lên 30.000m3/ngày (dự án cải tạo hệ thống cấp nƣớc Đà Nẵng giai đoạn 3B, hoàn thành vào năm 2005);
+ Dự án cấp nƣớc thành phố Đà Nẵng giai đoạn 1 với các hạng mục công trình: Xây dựng trạm bơm phòng mặn tại An Trạch và tuyến ống nƣớc thô D1200 với công suất 250.000m3/ngày; Xây dựng mới nhà máy công suất 120.000m3/ngày tại Nhà máy nƣớc Cầu Đỏ; Lắp đặt 64km tuyến ống D300-D1200 và 50km các tuyến ống D150-200 (hoàn thành và đƣa vào khai thác từ tháng 1/2008).
Cùng với việc triển khai các dự án, từ sau năm 1990, bộ máy tổ chức của Công ty cũng đƣợc củng cố và hoàn thiện, các Trạm cấp nƣớc đổi tên thành các Nhà máy nƣớc,