Trong nƣớc thải sinh hoạt, chất thải từ ngƣời và động vật có chứa nhiều loại vi trùng gây bệnh (nhƣ vi trùng tả, lỵ, thƣơng hàn) và trứng giun sán.
Trong thực tế, không thể xác định các loại vi trùng này đối với từng mẫu nƣớc vì phức tạp và tốn kém. Do vậy, thông thƣờng trong nghiên cứu ô nhiễm ngƣời ta không xác định các loại vi trùng gây bệnh mà xác định liệu mẫu nƣớc có bị ô nhiễm phân hay không. Muốn nhƣ vậy phải xác định một vài vi sinh chỉ thị ô nhiễm chất thải sinh hoạt.
Có 3 nhóm chỉ thị ô nhiễm chất thải sinh hoạt: - Nhóm Coliform đặt trƣng là Escherichia Coli (E.Coli) - Nhóm Streptococci đặc trƣng là Steptococus faccalis - Nhóm Chestridia đặc trƣng là Chortidium peringens.
Sự có mặt các vi sinh vật này chỉ ra rằng nƣớc bị ô nhiễm phân nhƣ vậy có nghĩa là có thể có vi trùng gây bệnh và ngƣợc lại nếu không có các vi sinh vật chỉ thị phân có nghĩa là có thể không có vi trùng gây bệnh do phân.
1.4. Tài nguyên nƣớc của thành phố à Nẵng [3,4]
1.4.1. Hệ thống đầm, hồ trong thành phố
Trên địa bàn thành phố hiện nay có 30 hồ, đầm và tổng diện tích nƣớc bề mặt chiếm 1,8 triệu m2, dung tích chứa nƣớc tối đa vào khoảng 3,3 triệu m3. Hệ thống hồ, đầm đóng vai trò quan trọng đối với thành phố Đà Nẵng. Các vai trò của hệ thống đầm, hồ đối với các thành phố nói chung thƣờng bao gồm 4 chức năng chính là: điều tiết nƣớc, điều hòa vi khí hậu, tạo cảnh quan đẹp và xử lý nƣớc thải đô thị.
Trên địa bàn thành phố có sự phân bố không đồng đều của các ao, hồ, đầm. Tập trung chính ở một số quận nhƣ: Hải Châu, Thanh Khê, trong đó các quận Sơn Trà, Ngũ
Hành Sơn, Liên Chiểu không có nhiều hồ, vì thế chức năng của các đầm, hồ chƣa phát huy đƣợc hết tại các quận này.
Do quá trình phát triển và đô thị hóa, diện tích của nhiều hồ, đầm đã bị giảm, thậm chí một số hồ diện tích còn lại rất nhỏ và hầu nhƣ chỉ còn đảm nhận chức năng tạo cảnh quan môi trƣờng. Tình trạng lấn chiếm lòng hồ, đầm của các hộ dân đã xảy ra từ nhiều năm nay, nhƣng vẫn chƣa đƣợc ngăn chặn và xử lý thích đáng, cũng góp phần làm giảm diện tích hồ trong thành phố.
Tình trạng ô nhiễm hồ, đầm do rác thải, kể cả vật liệu xây dựng thải xuống hồ đã góp phần thu hẹp diện tích lòng hồ, làm mất mỹ quan đô thị và gây ô nhiễm môi trƣờng do tạo điều kiện cho các loài sinh vật gây hại phát triển. Ô nhiễm do xả thải sinh hoạt, dịch vụ và công nghiệp nhỏ vào hồ là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm ở một số hồ trong thành phố. Tình trạng ô nhiễm nƣớc hồ sẽ tiếp tục gia tăng nếu không có những biện pháp giảm thiểu và khắc phục kiệp thời.
Các hồ, đầm đem lại giá trị cảnh quan và giúp điều hòa khí hậu cho vùng đô thị xung quanh hồ. Tuy nhiên, chức năng này chƣa đƣợc thực sự quan tâm giữ gìn và bảo vệ, do đó nhiều hồ đã bị suy giảm đi, thậm chí hầu nhƣ mất đi các chức năng này. Đây là một nguy cơ lớn cần có giải pháp để giúp cho thành phố có thể khai thác tốt các chức năng này của hệ thống đầm, hồ phục vụ cho việc phát triển trong tƣơng lai.
1.4.2. Hệ thống sông ngòi
Thành phố Đà Nẵng có mạng lƣới sông ngòi dày đặc.Trên địa bàn thành phố có 2 sông chính là sông Cu Đê và sông Hàn. Ngoài ra, trên địa bàn thành phố còn có các sông: Sông Yên, sông Chu Bái, sông Túy Loan, sông Phú Lộc. Tổng trữ lƣợng tiềm năng tài nguyên nƣớc dƣới đất trên địa bàn thành phố là 231.059 m3/ngày đêm. Tuy nhiên, nhiều khu vực đã có dấu hiệu cạn kiệt và nhiễm mặn nguồn nƣớc, lại phân bố trên địa bàn rộng nên không thể khai thác với quy mô tập trung để cấp nƣớc. Theo dự báo thì nhu cầu dùng nƣớc cho các ngành trên địa bàn thành phố là rất lớn. Nƣớc cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp đến năm 2020 là hơn 117 triệu m3/năm; Tài nguyên nƣớc mặt của thành phố Đà Nẵng đƣợc đánh giá là khá phong phú. Tổng lƣợng dòng
chảy năm khoảng 12,5 tỷ m3. Tuy nhiên, do lƣợng mƣa phân bố không đồng đều, lƣợng mƣa trong 4 tháng mùa mƣa chiếm 65% đến 80% tổng lƣợng mƣa trong năm, địa hình dốc, dòng chảy ngắn... là nguyên nhân gây lũ lụt trong mùa mƣa, nƣớc mặn xâm nhập sâu vào sông trong mùa khô. Một mặt, thành phố Đà Nẵng đang nóng lên từng ngày với những tác động của phát triển kinh tế - xã hội, gánh chịu những tác động của thiên tai, hoạt động của con ngƣời... lên môi trƣờng sống nói chung, nguồn tài nguyên nƣớc nói riêng.
1.4.3. Các chức năng của nguồn nước
1.4.3.1. Điều tiết nước
Đây là chức năng cơ bản của nguồn nƣớc, tạo dòng chảy để đƣa nƣớc ra đại dƣơng, chứa đựng nƣớc mƣa. Nhờ điều tiết mà vòng tuần hoàn của nguồn nƣớc trong tự nhiên đƣợc duy trì và thúc đẩy sự sinh trƣởng, phát triển của con ngƣời và sinh vật trên Trái Đất.
Đối với các đô thị ven biển thì chức năng này đặc biệt có giá trị bởi chúng giúp tích lũy tạm thời nƣớc mƣa và nhờ đó làm giảm mức độ ngập úng tại các khu phố hoặc do mƣa bão kết hợp với nƣớc biển dâng.
1.4.3.2. Điều hòa khí hậu
Sự bay hơi của nguồn nƣớc có vai trò hết sức quan trọng, giữ nhiệt độ cho bề mặt Trái Đất. Đối với các đô thị, vùng có tài nguyên nƣớc dồi dào thì làm cho không khí trong lành, mát dịu hơn.
1.4.3.3. Tạo cảnh quan
Xen lẫn với các khu phố, khu dân cƣ, kết hợp với địa hình, tài nguyên nƣớc tạo nên các ao, hồ, vũng, vịnh, hang, suối với cảnh quan hết sức tuyệt vời. Đây là những nơi thƣờng thu hút đông đảo lƣợng khách du lịch.
1.4.3.4. Xử lý nước thải
Chất bẩn do nƣớc mƣa cuốn theo bao gồm chất bẩn có sẵn trong tự nhiên và chất bẩn từ các cống thoát nƣớc đô thị. Do có sẵn các vi khuẩn, tảo, động vật nguyên sinh,
các loài thực vật và sinh vậy này có khả năng phân hủy sinh học chất thải, nên nƣớc có khả năng xử lý nƣớc thải.
1.4.4. Thực trạng tài nguyên nước của thành phố Đà Nẵng
Đà nẵng là khu vực có trữ lƣợng nƣớc dồi dào. Tuy nhiên, do nhiều tác động khác nhau nên đã có những ảnh hƣởng tiêu cực đến tài nguyên nƣớc trên địa bàn thành phố Đà Nẵng. Biến đổi khí hậu và tác động của hệ thống thủy điện đã làm cho Đà Nẵng phải đối mặt với tình trạng khan hiếm nguồn nƣớc cục bộ ở hiện tại và sâu rộng trong tƣơng lai.
Dòng chảy ở thƣợng nguồn các sông suy giảm mạnh, tạo điều kiện cho mặn xâm nhập sâu vào vùng hạ lƣu. Tại Đà Nẵng, không chỉ ngành nông nghiệp mà ngƣời dân thành phố cũng đang lo tình trạng thiếu nƣớc sinh hoạt trong thời gian tới.
Hiện tổng khả năng khai thác nƣớc của 2 sông Cu Đê và Túy Loan (tại Đà Nẵng) xấp xỉ 900.000 m3
/ngày. Thực tế, mặc dù tài nguyên nƣớc trên lƣu vực hệ thống sông
Vu Gia-Thu Bồn và Cu Đê đƣợc đánh giá là tƣơng đối dồi dào, nhƣng các thủy điện
bậc thang đã làm ảnh hƣởng rất lớn đến dòng chảy phía hạ lƣu. Hiện nhiều khu vực đã
có dấu hiệu cạn kiệt và nhiễm mặn nguồn nƣớc kéo dài.
Không chỉ vậy, Đà Nẵng còn chịu ảnh hƣởng của sự cố cực đoan về khí hậu đã ảnh hƣởng trực tiếp đến nguồn tài nguyên nƣớc và chất lƣợng nguồn nƣớc bởi hạn hán, lũ quét, xâm nhập mặn... Công tác quản lý nguồn nƣớc mặt còn nhiều bất cập, lỏng lẻo, thiếu đồng bộ... đã ảnh hƣởng lớn đến an ninh nguồn nƣớc.
1.5. Công nghệ xử lý nƣớc cấp [1,2]
Trong quá trình phát triển kinh tế - xã, hội con ngƣời đã đƣa chất thải của mình vào môi trƣờng. Chất thải từ hoạt động các khu công nghiệp, từ hoạt động nông nghiệp nhƣ thuốc bảo vệ thực vật, phân bón, từ chiến tranh nhƣ đioxin… và còn nhiều con đƣờng khác đã biến môi trƣờng trở thành nơi chứa chất thải của con ngƣời. Bằng cách gián tiếp hay trực tiếp các chất thải ô nhiễm đã đi vào môi trƣờng nƣớc. Gây biến đổi thành phần và tính chất của môi trƣờng nƣớc, làm thay đổi mục đích sử dụng nƣớc của con ngƣời, nếu sự thay đổi lớn có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nƣớc. Sự thay đó ảnh
hƣởng đến cuộc sống của con ngƣời và quá trình phát triển kinh tế-xã hội của con ngƣời. Để khắc phục những sự cố của môi trƣờng nƣớc và đáp ứng lƣợng nƣớc sạch cho con ngƣời sinh hoạt và phát triển bình thƣờng ngƣời ta đã cho ra đời ngành xử lý nƣớc và cấp nƣớc.
1.5.1. Xử lý nước cấp
1.5.1.1. Khái niệm
Nước cấp : Nƣớc cấp là nƣớc sau khi đƣợc xử lý tại cơ sở xử lý nƣớc đi qua các trạm cung cấp nƣớc và từ các trạm nƣớc sẽ cung cấp cho ngƣời tiêu dùng.
Nguồn nƣớc thì vô cùng phong phú và dồi dào nhƣng nguồn nƣớc phục vụ đƣợc cho nhu cầu sử dụng của con ngƣời thì hạn chế. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng của con ngƣời thì cần sử lý trƣớc khi đƣa vào hệ thống sử dụng. Đối với những vùng có nồng độ các chất ô nhiễm thì sẽ đƣợc xử lý đơn giản nhƣ chỉ qua bể lọc để đƣa đến cho những vùng bị nhiễm phèn hay nhiễm mặn. Nƣớc cấp đơn giản này thƣờng đƣợc áp dụng cho những miền nông thôn. Đối với những vùng có nồng độ các chất ô nhiễm cao và phức tạp thì trƣớc khi đƣa vào sử dụng, nƣớc thô cần đƣợc xử lý qua nhiều công đoạn.
Xử lý nƣớc cấp là quá trình áp dụng các biện pháp cơ học, sinh học, hóa học để loại bỏ các tạp chất ô nhiễm có trong môi trƣờng nƣớc, làm cho nƣớc thô ban đầu đáp ứng chỉ tiêu nƣớc cấp, phục vụ cho con ngƣời.
1.5.1.2. Vai trò của nước cấp
Trong quá trình phát triển công nghiệp thì mức độ quan trọng của nƣớc cấp ngày càng gia tăng. Chính vì lẽ đó mà ý nghĩa của ngành nƣớc cấp vô cùng to lớn. Với cuộc sống và nền kinh tế ngày càng phát triển, lƣợng phát thải ra môi trƣờng và mức độ độc hại ngày càng tăng làm suy giảm chất lƣợng nguồn nƣớc. Lƣợng phát thải từ hoạt động kinh tế, chính trị, sinh hoạt đã phát thải lƣợng chất thải độc hại ảnh hƣởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến môi trƣờng nƣớc mặt, nƣớc ngầm và cả nƣớc biển. Mức độ tự làm sạch của môi trƣờng không thể đáp ứng chất lƣợng nƣớc dùng để sinh hoạt cũng nhƣ sản xuất, vì vậy nƣớc cấp là một trong những nhu cầu chính yếu của con ngƣời. Xây
dựng những chƣơng trình xử lý nƣớc cấp và quản lý nƣớc cấp là một trong những vấn đề tất yếu của một xã hội phát triển.
1.5.1.3. Mục đích của xử lý nước cấp
- Cung cấp số lƣợng nƣớc đầy đủ và an toàn về mặt hóa học, vi trùng học để thỏa mãn nhu cầu về ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục vụ sinh hoạt công cộng của các đối tƣợng dùng nƣớc.
- Cung cấp nƣớc có chất lƣợng tốt, ngon, không chứa các chất gây vẩn đục, gây ra màu, mùi, vị của nƣớc.
- Cung cấp nƣớc có đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khỏe ngƣời tiêu dùng.
- Chất lƣợng nƣớc sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt.
1.5.1.4. Các biện pháp xử lý cơ bản
Trong quá trình xử lý nƣớc cấp cần phải áp dụng các biện pháp xử lý sau:
- Biện pháp cơ học: là các biện pháp dùng các công trình và thiết bị làm sạch nƣớc nhƣ: song chắn rác, lƣới chắn rác, bể lắng, bể lọc.
- Biện pháp hóa học: là biện pháp dùng các hóa chất cho vào nƣớc để xử lý nƣớc nhƣ: dùng phèn nhôm làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nƣớc, cho Clo vào nƣớc khử trùng.
- Biện pháp lý học: là biện pháp dùng các tia vật lý để khử trùng nƣớc nhƣ: tia tử ngoại, sóng siêu âm, điện phân nƣớc biển để khử muối, khử khí CO2 hòa tan trong nƣớc…
1.5.2. Các loại nguồn nước dùng cho nước cấp
1.5.2.1. Nguồn nước mặt
Nƣớc mặt dùng để chỉ các loại nƣớc lƣu thông hoặc chứa trên bề mặt lục địa, mặt nƣớc tiếp xúc với không khí: nƣớc sông, nƣớc suối, ao, hồ…
Thành phần của nƣớc mặt phụ thuộc vào tính chất đất đai nơi mà dòng nƣớc chảy qua đến các thủy vực, chất lƣợng nƣớc còn chịu ảnh hƣởng bởi các quá trình tự nhiên
nhƣ mƣa bão, thủy triều hay ngập mặn… trên một con sông chất lƣợng nƣớc mặt thay đổi theo thời gian và không gian. Nguồn nƣớc mặt là một trong những nguồn nƣớc có ý nghĩa quan trọng nhất trong ngành xử lý nƣớc cấp. Tại khu vực có mạng lƣới sông ngoài, ao hồ dày đặc thì sẽ có nguồn tài nguyên nƣớc dồi dào, ngành nƣớc cấp sẽ có trữ lƣợng nƣớc thô phong phú.
1.5.2.2. Nguồn nước ngầm
Là nguồn nƣớc đƣợc khai thác từ các tầng chứa nằm dƣới đất. Chất lƣợng nƣớc ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nƣớc thấm qua. Nƣớc ngầm có các đặc trƣng: độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hóa học ổn định, nƣớc thiếu O2 nhƣng chứa nhiều khí H2S, CO2,…chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đặc biệt là sắt, Mangan, flouor. Nƣớc ngầm là nguồn nƣớc cấp xử lý đơn giản nhất để đƣa vào mục đích sử dụng. Nƣớc ngầm là nguồn nƣớc cấp chính cho khu vực trung du miền núi.
1.5.2.3. Nguồn nước mưa
Là nguồn nƣớc đƣợc hình thành do quá trình tự nhiên nhƣ: bay hơi, gió bão, tạo thành mƣa rơi xuống mặt đất có một phạm vi nhất định. Đặc trƣng của nguồn nƣớc: có chất lƣợng tốt, bão hòa CO2. Tuy nhiên nƣớc mƣa hòa tan những chất hữu cơ và vô cơ trong không khí trong không khí và bề mặt trái đất, đồng thời lƣu lƣợng không ổn định nên ít đƣợc sử dụng và chỉ sử dụng trong một số nơi có khó khăn về nƣớc.
1.5.2.4. Lựa chọn nguồn nước cấp
Có nhiều nguồn nƣớc để phục vụ cho công tác xử lý nƣớc cấp. Việc lựa chọn nguồn nƣớc thích hợp có ý nghĩa lớn cho hoạt động cấp nƣớc.
Việc lựa chọn nguồn nƣớc phụ thuộc các điều kiện sau:
- Phải đảm bảo yêu cầu về lƣu lƣợng cho trƣớc mắt và lâu dài về sau
- Chất lƣợng nƣớc phải đáp ứng nhu cầu vệ sinh theo TCXD 33-68, ƣu tiên sử dụng nguồn nƣớc dễ xử lý và ít sử dụng hóa chất.
- Ƣu tiên chọn nguồn nƣớc và công trình thu nƣớc gần nơi tiêu thụ, có sẵn thế năng để tiết kiệm năng lƣợng, có địa chất phù hợp với yêu cầu xây dựng, có điều kiện bảo vệ nguồn nƣớc.
- Không làm thay đổi chế độ dòng chảy của các nguồn - Kết hợp với các mục tiêu khác nhƣ quốc phòng, thủy lợi
- Ƣu tiên chọn nguồn nƣớc ngầm nếu lƣu lƣợng đáp ứng yêu cầu sử dụng vì nƣớc ngầm trong khai thác, quản lý sẽ thuận lợi và dễ dàng hơn.
1.6. Tìm hiểu về công nghệ nƣớc cấp trên thế giới và ở Việt Nam [3,4,7,8]
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
