Tin KH & CN Hải Phòng

Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ khai thác nước thấm lọc từ sông ở Việt Nam phục vụ sinh hoạt và sản xuất (28/04/2025)

Hiện nay các công trình khai thác, sử dụng nước ở Việt Nam chủ yếu là khai thác nước mặt từ hệ thống sông, suối hoặc khai thác nước ngầm ở tầng mạch sâu… Nguồn nước đang dần cạn kiệt về trữ lượng và suy giảm về chất lượng nước. Rất nhiều vùng trong cả nước khan hiếm nguồn nước cấp, cấp nước không ổn định, chi phí xử lý cao. Trước tình hình nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt và các hoạt động sản xuất, phát triển kinh tế ngày càng cao. Nguồn nước ngày càng khan hiếm, cạn kiệt và ô nhiễm. Các nghiên cứu tìm kiếm các giải pháp nguồn nước càng cần thiết và cấp bách. Gần đây các nghiên cứu áp dụng giải pháp khai thác nước thấm đã được thực hiện tại một số nước trên thế giới, nhưng hầu hết các nghiên cứu chỉ tập trung vào khả năng khai thác tại các vị trí cụ thể, và chủ yếu tập trung các nghiên cứu về chất lượng nước và khả năng xử lý nước của việc áp dụng giải pháp. Đó chính là công nghệ khai thác nước thấm từ sông. Trong điều kiện hiện nay, bên cạnh việc nghiên cứu, đánh giá, nâng cao hiệu quả sử dụng các công nghệ xử lý nước mặt và nước ngầm phổ biến ở Việt Nam, rất cần thiết phải nghiên cứu phát triển công nghệ khai thác và xử lý nước thấm từ sông, khẳng định thêm một giải pháp nguồn nước mới, có ý nghĩa trong tình hình khan hiếm nguồn nước và ô nhiễm môi trường hiện nay. Do vậy, Trường Đại học Thủy lợi đã tiến hành triển khai đề tài Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ khai thác nước thấm lọc từ sông ở Việt Nam phục vụ sinh hoạt và sản xuất do PGS. TS Đoàn Thu Hà làm chủ nhiệm. Đề tài triển khai nhằm góp phần tìm kiếm giải pháp nguồn cấp và xử lý nước cấp hợp lý, giải quyết khó khăn về nguồn nước, về chi phí xử lý nước, phục vụ mở rộng và phát triển hệ thống cấp nước, phát triển doanh nghiệp.

Để đáp ứng được mục tiêu tìm kiếm giải pháp tạo nguồn, khai thác và xử lý nước hợp lý, ứng dụng và phát triển công trình khai thác thấm lọc từ sông, nhóm nghiên cứu đã tổng quan về khả năng áp dụng giải pháp khai thác nước thấm từ sông, các đánh giá về thủy văn, địa chất thủy văn, tình hình nguồn nước, tổng quan về vấn đề nghiên cứu và khu vực nghiên cứu. Đồng thời, phân tích cơ sở lý thuyết, đề xuất cơ sở khoa học, phương pháp nghiên cứu và thiết lập cơ sở dữ liệu phát triển ứng dụng công nghệ khai thác nước thấm từ sông phục vụ cấp nước sinh hoạt và sản xuất.

Từ cơ sở lý luận, nhóm nghiên cứu đã thực hiện đánh giá tiềm năng khai thác nước thấm từ sông cho 10 tỉnh vùng ĐBBB và 3 tỉnh Bắc Trung Bộ. Dựa vào các tài liệu khí tượng thuỷ văn đã thu thập, mối quan hệ giữa nước và nước dưới đất cũng như các điều kiện tàng trữ và biến đổi động thái của nước dưới đất được xác định. Từ dữ liệu địa chất thuỷ văn, các đặc điểm cấu tạo, dạng thạch học, đặc điểm liên kết, quan hệ địa tầng của các hệ tầng thạch học được phân tích phục vụ việc phân chia các tầng chứa nước, các tầng không chứa nước, các dạng tồn tại của nước dưới đất, cũng như tính toán xác định chất lượng và trữ lượng tiềm năng của nước dưới đất. Kết hợp với kết quả nghiên cứu quy luật biến đổi của các yếu tố động thái như mực nước, lưu lượng của nước dưới đất theo thời gian và không gian… để xây dựng cơ sở dữ liệu GIS thành lập bản đồ phân vùng ưu tiên các khu vực tiềm năng phát triển khai thác nước thấm từ sông với 4 cấp độ: Vùng có tiềm năng rất lớn: tiềm năng lỗ khoan khai thác nước thấm từ sông với lưu lượng trên 3000m³/ngày; Vùng có tiềm năng lớn: tiềm năng lỗ khoan khai thác nước thấm từ sông với lưu lượng khoảng 1000-3000m³/ngày; Vùng có tiềm năng vừa: tiềm năng lỗ khoan khai thác nước thấm từ sông với lưu lượng khoảng 500-1000m³/ngày; Vùng có tiềm năng nhỏ: tiềm năng lỗ khoan khai thác nước thấm từ sông với lưu lượng khoảng 200-500m³/ngày.

Bản đồ vị trị vùng nghiên cứu đánh giá khả năng khai thác nước thấm từ sông Hồng.

Nghiên cứu cũng thực hiện đánh giá tiềm năng khai thác nước thấm từ sông Hồng tại các khu vực nghiên cứu điển hình, kết quả cho thấy lượng nước thấm có thể khai thác ven sông như sau: Đoạn từ Minh Châu đến Sen chiểu lưu lượng khai thác khoảng từ 500 - 1.000m³/ngày đêm/1LK; Đoạn từ Sen Chiểu đến Trung Châu, Đan Phượng khoảng từ 1.000 - 3.000m³/ngày đêm/1LK; Đoạn sông Hồng ven Trung Châu, Đan Phượng dưới 500m3/ngày đêm/1LK, đây là khu vực mà tầng chỉ tồn tại tầng chứa nước qh và tầng chứa nước qp bị bào mòn; Đoạn sông từ Trung Châu đến Tầm Xá, Đông Anh, lưu lượng khai thác từ sông Hồng trên 3.000m³/ngày đêm/1LK, lỗ khoan khai thác khi đặt gần sông Hồng có thể lên đến 5.000m³/ngày đêm/1LK. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu xác định vị trí và lưu lượng khai thác nước thấm từ sông tại địa điểm nghiên cứu điển hình tại Trạm bơm Ghẽ, xã Tân Trường, bên bờ sông Cẩm Giàng (sông đào Bắc Hưng Hải), huyện Cẩm Giàng, Hải Dương. Thực hiện nghiên cứu thí nghiệm hiện trường và mô phỏng dòng chảy ngầm xác định lưu lượng khai thác cho giếng đơn và cho bãi giếng với các khoảng cách từ sông khác nhau và với khoảng cách giữa các giếng khác nhau, cho thấy có thể khai thác nước thấm ổn định tới 1330 m3/ng.đêm cho một giếng đơn. Bãi giếng 5 giếng với khoảng cách giữa các giếng 80m cho lưu lượng khai thác đạt gần 4500 m³/ngày đêm. Kết quả mô phỏng thời gian và đường dòng chảy từ sông vào giếng cũng đã được thực hiện, kết hợp với nghiên cứu về chất lượng nước là cơ sở để lựa chọn vị trí khai thác cho lưu lượng và chất lượng nước.

Đối với nội dung đánh giá hiệu quả làm sạch nước nhờ tầng thấm lọc ven sông tại Tân Trường - Cẩm Giàng, Hải Dương. Kết quả nghiên cứu áp dụng công nghệ RBF, cho thấy, tầng lọc thềm sông đã giúp đã loại bỏ chất các ô nhiễm như NH₄, NO_3- , COD thông qua quá trình lọc, hấp phụ các chất ô nhiễm vào các hạt đất, phân hủy vi sinh vật, kết tủa hóa học và trao đổi ion, quá trình oxy hóa khử. Đặc biệt là lớp bùn lắng lòng sông. Lớp bùn này có bao gồm các lớp sinh học có hoạt tính cao, giúp loại bỏ được các hạt và hỗ trợ quá trình diễn phân hủy biến đổi chất lượng nước nhờ quá trình sinh học và quá trình hóa lý. Qua quá trình bơm khai thác thí nghiệm và lấy mẫu phân tích chất lượng nước cho thấy hàm lượng COD trong nước thấm tại vị trí khoan nghiên cứu cách bờ sông 11m giảm tới 86% so với nước sông, NH₄+ giảm 81%.

Các nghiên cứu công nghệ xử lý nước thấm cũng đã được thực hiện: Công nghệ xử lý lọc áp lực nhiều bậc, xử lý không sử dụng hóa chất, khử trùng nước bằng clo sản xuất tại chỗ. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện thử nghiệm các mô hình xử lý nước bao gồm: Thiết bị xử lý nước là hệ thống lọc nhiều bậc được bố trí trong container, có thể xử lý Fe, Mn, Ammoni của công ty HERBST; Hệ thống xử lý nước phân tán, gồm thiết bị lọc và khử trùng nước - của công ty AUTARCON;  Thiết bị khử trùng nước bằng chlorine dioxide điện phân từ muối ăn của công ty A.P.F. Các thiết bị đã được thử nghiệm tại công ty cấp nước Bắc Ninh, đã chứng minh được hiệu quả xử lý. Đã thực hiện chuyển giao công nghệ và hướng dẫn sử dụng. ông nghệ xử lý nước thấm mới, áp dụng lọc tự rửa. Với nước thấm từ sông có chất lượng tương đối tốt, hàm lượng cặn nhỏ, vi khuẩn vi trùng ít, hàm lượng COD và NH₄⁺ thấp, sơ đồ công nghệ xử lý nước thấm tương đối đơn giản, chi phí xây dựng và quản lý vận hành nhỏ.

Từ quy trình áp dụng công nghệ RBF đã được thực hiện, lần lượt từ: Xác định khu vực có thể áp dụng công nghệ RBF, xác định vị trí khai thác, lưu lượng khai thác, bố trí bãi giếng, xử lý và cung cấp nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ RBF có khả năng khai thác được lưu lượng nước thấm tương đối lớn, có chất lượng nước tốt, bền vững, có thể áp dụng trong cấp nước phục vụ sinh hoạt và sản xuất. Trong phạm vi của đề tài đã xây dựng được 02 công trình khai thác nước thấm côngsuất 500 m³/ngày/công trình, một tại địa điểm nghiên cứu Tân Trường, Cẩm Giàng, Hải Dương, một tại xã Minh Châu, Ba Vì, Hà Nội; Đã phát triển công nghệ và chế tạo thử nghiệm công trình xử lý nước thấm công suất 100 m³/ngày, được lắp đặt và chạy thử nghiệm tại Tân Trường, Cẩm Giàng, Hải Dương.

Lần đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu và thí điểm giải pháp khai thác và xử lý nước thấm lọc từ sông phục vụ cấp nước sinh hoạt và sản xuất với quy mô tập trung. Giải pháp công nghệ được nghiên cứu một cách toàn diện, kết hợp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm thực tiễn, nhằm chứng minh được hiệu quả của giải pháp, tính toán thiết kế các mô hình mẫu, xây dựng công trình thí điểm, hướng dẫn công nghệ: Giải pháp công nghệ cho phép khai thác một lượng nước mặt với qui mô tập trung, có chất lượng tốt, chi phí xử lý thấp nhờ tầng thấm lọc ven sông; Các giải pháp tăng cường hiệu quả xử lý nước dưới đất tại chỗ sẽ được nghiên cứu thực hiện, nhằm tăng cường tối đa hiệu quả làm sạch nước của địa tầng, giảm chi phí xử lý nước sau thấm lọc; Các giải pháp xử lý nước sau thấm lọc tiên tiến, chi phí thấp, phù hợp với các công trình tập trung quy mô lớn cũng như các công trình quy mô nhỏ, cấp nước nông thôn; Các giải pháp khử trùng nước mới được thử nghiệm, nhằm tiếp kiệm hóa chất khử trùng, tiết kiệm năng lượng, kiểm soát và giảm thiểu các sản phẩm phụ, giám sát và quản lý chất lượng nước trực tuyến, đảm bảo ổn định chất lượng nước; Nước thấm lọc ven sông kết hợp giếng giảm áp bảo vệ đê, góp phần giảm hiện tượng nước trồi trong đê mang theo bùn cát gây suy yếu đê, giảm chi phí xây dựng giếng giảm áp ven sông.

Kết quả nghiên cứu góp phần cung cấp một giải pháp về kỹ thuật khai thác tài nguyên nước hiệu quả, có tính ứng dụng cao, chi phí thấp, phục vụ cấp nước sinh hoạt và sản xuất, có thể áp dụng trong cấp nước đô thị và nông thôn. Giảm khai thác nước ngầm, bảo vệ tài nguyên nước ngầm. Khai thác được lượng nước có chất lượng ổn định nhờ tầng thấm, ứng phó với tình trạng nước mặt có chất lượng suy giảm và diễn biến phức tạp hiện nay. Tăng cường tiếp cận được với thực tế thông qua các nghiên cứu thực hiện ngoài hiện trường, thiết kế, thi công và chuyển giao công nghệ các công trình thử nghiệm.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu dự án tại Trung tâm Thông tin và Truyền thông Hải Phòng./.