Tài liệu đánh giá hiện trạng nước suối tà vải khu vực biên giới tỉnh hà giang và đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc zeolit diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG VĂN HIẾU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG NƯỚC SUỐI TÀ VẢI KHU VỰC BIÊN GIỚI TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BẰNG VẬT LIỆU LỌC ZEOLIT DIATOMIT KẾT HỢP VỚI MÀNG LỌC ĐỂ CẤP NƯỚC CHO SINH HOẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên - 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG VĂN HIẾU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG NƯỚC SUỐI TÀ VẢI KHU VỰC BIÊN GIỚI TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BẰNG VẬT LIỆU LỌC ZEOLIT DIATOMIT KẾT HỢP VỚI MÀNG LỌC ĐỂ CẤP NƯỚC CHO SINH HOẠT Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Đức Thạnh Thái Nguyên - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Học viên Hoàng Văn Hiếu ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên đã luôn quan tâm và tận tình truyền đạt những những kiến thức quý báu cho tôi trong thời gian học tập và rèn luyện tại trường. Cảm ơn phòng Đào tạo sau Đại học đã tạo điều kiện cho chúng tôi trong suốt quá trình đào tạo tại trường. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn khoa học là TS. Nguyễn Đức Thạnh đã tận tình hướng dẫn, định hướng và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn thạc sỹ này. Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường, Ban chủ nhiệm đề tài NCKH đã giúp đỡ tôi thực tập và tiếp cận tài liệu nghiên cứu. Luận văn được thực hiện dưới sự giúp đỡ về kinh phí, chuyên môn của đề tài Nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng lọc kết hợp với vật liệu đa năng để xử lý nước suối vùng biên giới Tây Bắc để cấp nước cho sinh hoạt” mã số KHCN-TB/1318, chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 20132018 “Khoa học và Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây Bắc”. Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè những người quan tâm động viên, đồng thời là chỗ dựa tinh thần lớn giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao trong suốt thời gian học tập và làm Luận văn vừa qua. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Học viên Hoàng Văn Hiếu iii MỤC LỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH .......................................................................................vii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 2 3. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................... 2 3.1.Ý nghĩa khoa học .................................................................................................. 2 3.2 Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................... 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ...................................... 3 1.1. Cơ sở lý luận khoa học và pháp lý của đề tài ....................................................... 3 1.1.1. Cơ sở lý luận khoa học của đề tài ..................................................................... 3 1.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài.................................................................................... 4 1.2. Hiện trạng về tài nguyên nước mặt ...................................................................... 5 1.2.1. Giới thiệu về nước mặt ...................................................................................... 5 1.2.2. Vai trò của tài nguyên nước .............................................................................. 6 1.2.3. Hiện trạng về tài nguyên nước .......................................................................... 8 1.3. Tổng quan về vật liệu lọc Zeolit-Diatomit và màng lọc .................................... 15 1.3.1. Tổng quan về vật liệu lọc Zeolit-Diatomit ...................................................... 15 1.3.2 Tổng quan về màng lọc. ................................................................................... 17 1.4. Ứng dụng màng lọc để xử lý nước ở Việt Nam ................................................. 18 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................................................................... 19 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :.................................................................... 19 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 19 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 19 2.1.3. Địa điểm nghiên cứu ....................................................................................... 19 2.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 19 2.3. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 19 iv 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu, kế thừa số liệu thứ cấp................................... 19 2.3.2. Phương pháp điều tra, quan trắc, khảo sát thực địa. ..................................... 20 2.3.3. Phương pháp thực nghiệm khoa học............................................................... 20 2.3.4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích ................................................................ 20 2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu............................................................................... 22 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.............................................................. 23 3.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước suối Tà Vải ............................................. 23 3.1.1. Đặc điểm vùng nghiên cứu .............................................................................. 23 3.1.2. Hiện trạng môi trường nước suối Tà Vải ........................................................ 25 3.2. Nghiên cứu sử dụng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp màng lọc để xử lý nước suối Tà Vải ................................................................................................... 44 3.2.1. Đặc điểm của vật liệu lọc Zeolit-Diatomit ( ODM-2F ) ................................. 44 3.2.2. Kết quả xử lý nước suối Tà Vải bằng vật liệu Zeolit - Diatomit. .................... 45 3.2.3. Nghiên cứu và lựa chọn màng lọc................................................................... 48 3.2.4. Đặc điểm của màng lọc MF (Microfiltration) ................................................. 52 3.2.5. Đặc điểm của màng UF (Ultrafiltration) ......................................................... 53 3.2.6. Kết quả sau khi xử lý nước bằng màng lọc MF và UF ................................... 54 3.2.7. Kết quả xử lý nước sử dụng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp màng lọc ...... 57 3.3. Đề xuất công nghệ xử lý nước suối Tà Vải cấp cho sinh hoạt........................... 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 63 1. Kết luận ................................................................................................................. 63 2. Kiến nghị ............................................................................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 65 v CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT BOD : Nhu cầu oxi sinh hóa BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trường BYT : Bộ Y tế COD : Nhu cầu oxi hóa học LMLM : Lở mồm long móng MTV : Một thành viên NSNN : Ngân sách Nhà nước QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TBNN : Trung bình nhiều năm TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TNHH : Trách nhiệm hữu hạn TSS : Tổng chất rắn lơ lửng vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Kết quả phân tích mẫu nước mùa khô - tháng 04/2017 ........................... 27 Bảng 3.2: Bảng kết quả phân tích mẫu nước mùa mưa - Tháng 07/2017................. 30 Bảng 3.3. Đặc tính kỹ thuật của vật liệu lọc đa năng ODM-2F ................................ 45 Bảng 3.4. Kết quả xác định chất lượng mẫu nước suối Tà Vải - Hà Giang ............. 45 Bảng 3.5. Kết quả xác định hàm lượng các chất sau khi lọc qua vật liệu ODM2F ............................................................................................................. 47 Bảng 3.6. Hiệu suất xử lý nước của cột lọc theo tốc độ chảy ................................... 48 Bảng 3.7. Các quá trình lọc màng với động lực là áp suất (màng áp lực) ................ 51 Bảng 3.8. Kích thước mao quản và áp suất làm việc một số quá trình màng. .......... 51 Bảng 3.9. Kết quả chất lượng nước suối Tà Vải sau khi qua hệ thống màng lọc MF và UF ................................................................................................. 56 Bảng 3.10. Kết quả chất lượng nước sau khi đi qua hệ thống xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc MF/UF ......................... 59 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Vị trí vùng nghiên cứu lưu vực suối Tà Vải ............................................. 26 Hình 3.2. Giá trị pH trong nước suối Tà Vải ............................................................ 32 Hình 3.3. Hàm lượng BOD5 trong nước suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô ........... 33 Hình 3.4. Hàm lượng TSS trong nước suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô ............... 34 Hình 3.5. Hàm lượng COD trong nước suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô ............. 35 Hình 3.6. Hàm lượng NO3- trong suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô ....................... 36 Hình 3.7: Hàm lượng NO2- trong suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô ....................... 37 Hình 3.8: Hàm lượng DO trong nước suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô ................ 38 Hình 3.9: Hàm lượng Mn trong nước suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô ................ 39 Hình 3.10. Hàm lượng Fe trong nước suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô................ 40 Hình 3. 11. Hàm lượng tổng dầu mỡ trong nước suối Tà Vải trong mùa mưa và mùa khô ............................................................................................... 41 Hình 3. 12. Hàm lượng Coliform trong nước suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô ........................................................................................................... 42 Hình 3. 13. Hàm lượng E.Coli trong nước suối Tà Vải mùa mưa và mùa khô ........ 43 Hình 3. 14: Mô hình lọc áp lực bằng vật liệu Zeolit-Diatomit ................................. 46 Hình 3.15. Sơ đồ vận chuyển các chất trong nước qua màng lọc ............................. 49 Hình 3.16. Vùng làm việc của các kĩ thuật lọc và lọc màng ..................................... 50 Hình 3.17. Khả năng giữ lại chất bẩn và vi sinh vật của màng lọc MF so với các loại bể lọc hạt đa lớp. ........................................................................ 53 Hình 3. 18: Mô hình xử lý nước bằng màng lọc MF và UF kết hợp. ....................... 55 Hình 3. 19: Mô hình xử lý bằng vật liệu Zeolit-Diatomit kết hợp với màng lọc ...... 58 Hình 3.20. Mô hình xử lý nước suối Tà Vải bằng công nghệ màng lọc kết hợp vật liệu lọc đa năng .................................................................................. 61 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nước là khởi nguồn của sự sống trên trái đất, đồng thời cũng là nguồn để duy trì sự sống tiếp tục tồn tại nơi đây. Sinh vật không có nước sẽ không thể sống nổi và con người nếu thiếu nước cũng sẽ không tồn tại. Theo thống kê của Liên Hiệp Quốc, thì tình trạng thiếu nước nguyên nhân do nguồn tài nguyên nước trên thế giới phân bổ không đồng đều, gia tăng dân số nhưng nguồn nước lại giảm, sự lãng phí nước tăng cùng với mức sống của người dân tăng lên do sử dụng quá nhiều thiết bị gia dụng, nước bị thất thoát nghiêm trọng, chỉ số 55% lượng nước khai thác được sử dụng một cách thật sự, 45% còn lại bị thất thoát, rò rỉ trong các hệ thống phân phối hoặc bị bay hơi trong tưới tiêu . Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên không thể thiếu được trong đời sống hàng ngày của con người cũng như trong các hoạt động kinh tế của xã hội. Hiện nay, ngoài việc nghiên cứu sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng nước cấp sinh hoạt cần phải được chú trọng, đặc biệt là việc nước cấp sinh hoạt cho đồng bào và chiến sĩ vùng núi cao. Hà Giang là một tỉnh miền núi biên giới ở phía Bắc của Tổ quốc, có vị trí chiến lược đặc biệt quan trọng. Đây là một trong những nơi có lượng mưa lớn nhất trong cả nước, tuy nhiên, do địa hình chia cắt, núi đá tai mèo nên lượng nước sinh thủy thấp, do đó đây cũng là nơi có tới 4 huyện vùng cao núi đá là Đồng Văn, Mèo Vạc,Yên Minh và Quản Bạ thường xuyên thiếu nước về mùa khô. Địa hình phức tạp, nhiều dãy núi cao nguy hiểm, việc dẫn, giữ nước và khai thác tài nguyên nước trong khu vực tỉnh Hà Giang là tương đối khó khăn. Thời gian thiếu nước sinh hoạt thường kéo dài từ tháng 10 cuối năm trước đến tháng 4 năm sau. Để có nước sinh hoạt, người dân phải đi bộ hàng chục km và hứng nước nửa ngày mới đủ nước sinh hoạt dùng trong 4-5 ngày cho gia đình. Nước chủ yếu chỉ được dùng để uống và nấu ăn một cách rất hạn chế; nước sinh hoạt trong mùa khô càng thiếu thốn hơn. Đối với khu vực biên giới, nguồn cung cấp nước chính vẫn là nước suối với đặc điểm: lưu lượng dòng chảy nhỏ, không ổn định, bị tác động rõ rệt bởi các yếu tố lũ quét, mưa bão,.. Đặc biệt chất lượng nước luôn biến động giữa ngày mưa và không 2 mưa, và khó kiểm soát do một phần lưu vực bổ cập nước từ nước ngoài. Các hoạt động khai thác khoáng sản trái phép vùng đầu nguồn các suối đã làm cho nồng độ nhiều chất ô nhiễm như TSS, CN-, Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd,... tăng lên rõ rệt. Mặt khác địa hình núi cao, phân bố dân cư không tập trung và nguồn điện thiếu thốn. Đây là những yếu tố rất bất lợi cho việc cung cấp nước khu vực biên giới phía Bắc, nhất là cho các đơn vị quân đội. Chính vì vậy, đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng lọc kết hợp với vật liệu lọc đa năng để xử lý nước suối vùng biên giới Tây Bắc cấp nước cho sinh hoạt là rất cấp thiết, thiết thực đem lại những hiệu quả lớn, phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường, đảm bảo an sinh xã hội, an ninh quốc phòng cho vùng Tây Bắc nói chung và lưu vực suối Tà Vải tỉnh Hà Giang nói riêng. Từ những vấn đề nêu trên được sự nhất trí của Ban chủ nhiệm đề tài, Viện Kỹ thuật và Công nghệ môi trường, NCS Đặng Xuân Thường chủ nhiệm đề tài, Nhà trường, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Đức Thạnh, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:“Đánh giá hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt” mang tính cấp thiết. 2. Mục tiêu của đề tài - Đánh giá hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang; - Đề xuất công nghệ xử lý nước suối bằng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt. 3. Ý nghĩa của đề tài 3.1.Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ hiện trạng môi trường nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang, từ đó có những đánh giá, nhận định về chất lượng tại khu vực này trên cơ sở đó để đề xuất công nghệ xử lý phù hợp nhằm tận dụng nguồn nước suối để có thể sử dụng cho mục đích sinh hoạt của người dân. 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Đánh giá và đưa ra bức tranh tổng thể về chất lượng, lưu lượng và hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang. Đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc đạt quy chuẩn về nước cấp cho sinh hoạt. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1. Cơ sở lý luận khoa học và pháp lý của đề tài 1.1.1. Cơ sở lý luận khoa học của đề tài Theo Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2014, thì: - Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật. - Thành phần môi trường là yếu tố vật chất tạo thành môi trường gồm đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật và các hình thái vật chất khác. - Phát triển bền vững là phát triển đáp ứng được nhu cầu của hiện tại mà không làm tổn hại đến khả năng đáp ứng nhu cầu đó của các thế hệ tương lai trên cơ sở kết hợp chặt chẽ, hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế, bảo đảm tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trường. - Quy chuẩn kỹ thuật môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành dưới dạng văn bản bắt buộc áp dụng để bảo vệ môi trường. - Tiêu chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được các cơ quan nhà nước và các tổ chức công bố dưới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường. - Sức khỏe môi trường là trạng thái của những yếu tố vật chất tạo thành môi trường có tác động đến sức khỏe và bệnh tật của con người. - Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật. - Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật. - Sự cố môi trường là sự cố xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng. - Chất gây ô nhiễm là các chất hóa học, các yếu tố vật lý và sinh học khi xuất hiện trong môi trường cao hơn ngưỡng cho phép làm cho môi trường bị ô nhiễm. 4 - Chất thải là vật chất được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác. - Khái niệm quản lý môi trường: Quản lý môi trường là tổng hợp các biện pháp, luật pháp, chính sách, kinh tế, kỹ thuật, xã hội thích hợp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường sống và phát triển bền vững kinh tế, xã hội quốc gia. Theo Luật Tài nguyên nước năm 2012, thì: - Khái niệm về nước mặt Nước mặt là một dạng tài nguyên nước. “Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền và hải đảo”. Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước. Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi nước mưa và chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất. Nước dưới đất là nước tồn tại trong các tầng chứa nước dưới đất. Ô nhiễm nguồn nước là sự biến đổi tính chất vật lý, tính chất hóa học và thành phần sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật cho phép, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật. Suy thoái nguồn nước là sự suy giảm về số lượng, chất lượng nguồn nước so với trạng thái tự nhiên hoặc so với trạng thái của nguồn nước đã được quan trắc trong các thời kỳ trước đó. - DO: là lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thể, thuỷ sinh, côn trùng v.v...) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo - BOD (Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá): là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ. - COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật. 1.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài - Luật Bảo vệ môi trường 2014 được Quốc hội nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 23/06/2014 và có hiệu lực ngày 01/01/2015; 5 - Luật Tài nguyên nước 2012 được Quốc hội nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 21 tháng 06 năm 2012 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2013; - Nghị định 19/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của Chính phủ về việc quy định chi tiết thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường; - Nghị định số ới môi trường; 03/2015/NĐ-CP ngày 06/01/2015 của Chính phủ quy định về xác định thiệt hại đối v - Nghị định số 179/2013/NĐ-CP ngày 14/11/2013 của Chính Phủ quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường; - Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của luật tài nguyên nước; - Thông tư số số 27/2014/TT-BTNMT ngày 30/05/2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường Quy định việc đăng ký khai thác nước dưới đất, mẫu hồ sơ cấp, gia hạn, điều chỉnh, cấp lại giấy phép tài nguyên nước và có hiệu lực 15/07/2014; - Thông tư 02/2009/TT - BTNMT ngày 19 tháng 3 năm 2009: Quy định đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước; - Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT ngày 30/6/2015 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về quản lý chất thải nguy hại; - QCVN 08-MT:2015/ BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. - QCVN 09-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ngầm - QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải sinh hoạt - QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp. 1.2. Hiện trạng về tài nguyên nước mặt 1.2.1. Giới thiệu về nước mặt Nước mặt là nước trong sông, hồ, hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước. Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất. Lượng giáng thủy này được thu hồi bởi các lưu vực, tổng lượng nước trong hệ thống này tại một thời điểm cũng tùy thuộc vào một số yếu tố khác. Các yếu tố này như khả năng chứa của các hồ, vùng đất ngập nước và các hồ chứa nhân tạo, độ thấm của đất bên dưới các thể chứa nước này, các đặc điểm 6 của dòng chảy mặt trong lưu vực, thời lượng giáng thủy và tốc độ bốc hơi địa phương. Tất cả các yếu tố này đều ảnh hưởng đến tỷ lệ mất nước. Sự bốc hơi nước trong đất, ao, hồ, sông, biển; sự thoát hơi nước ở thực vật và động vật…, hơi nước vào trong không khí sau đó bị ngưng tụ lại trở về thể lỏng rơi xuống mặt đất hình thành mưa, nước mưa chảy tràn trên mặt đất từ nơi cao đến nơi thấp tạo nên các dòng chảy hình thành nên thác, ghềnh, sông và suối và được tích tụ lại ở những nơi thấp trên lục địa hình thành hồ hoặc được đưa thẳng ra biến hình thành nên lớp nước trên bề mặt của vỏ Trái Đất. Trong quá trình chảy tràn, nước hòa tan các muối khoáng trong các nham thạch nơi nó chảy qua, một số vật liệu nhẹ không hòa tan được cuốn theo dòng chảy và bồi lắng ở nơi khác thấp hơn, sự tích tụ muối khoáng trong nước biển sau một thời gian dài của quá trình lịch sử của quả đất dần dần làm cho nước biển càng trở nên mặn. Có hai loại nước mặt là nước ngọt hiện diện trong sông ao, hồ trên các lục địa và nước mặn hiện diện trong biển, các đại dương mênh mông, trong các hồ nước mặn trên các lục địa. 1.2.2. Vai trò của tài nguyên nước Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cho tất cả các sinh vật trên quả đất. Nếu không có nước thì chắc chắn không có sự sống xuất hiện trên quả đất, thiếu nước thì cả nền văn minh hiện nay cũng không tồn tại được. Từ xưa, con người đã biết đến vai trò của nước, nước được coi là thành phần cơ bản của vật chất và trong quá trình phát triển của xã hội loài người thì nền văn minh lớn của nhân loại đều xuất hiện và phát triển trên lưu vực của các con sông lớn như: nền văn minh Lưỡng Hà ở Tây Á nằm ở lưu vực hai con sông lớn là Tigre và Euphrate (thuộc Irak hiện nay); nền văn minh Ai Cập ở hạ lưu sông Nil; nền văn minh sông Hằng ở Ấn Độ, nền văn minh Hoàng Hà ở Trung Quốc, nền văn minh sông Hồng ở Việt Nam. 1.2.2.1. Vai trò của nước đối với con người Nước có vai trò đặc biệt quan trọng với cơ thể, con người có thể nhịn ăn được vài ngày, nhưng không thể nhịn uống nước. Nước chiếm khoảng 70% trọng lượng cơ thể, 65 - 75% trọng lượng cơ, 50% trọng lượng mỡ, 50% trọng lượng xương. Nước tồn tại ở hai dạng: nước trong tế bào và nước ngoài tế bào. Nước ngoài tế bào có trong huyết tương máu, dịch limpho, nước bọt, … huyết tương chiếm khoảng 20% dịch ngoài tế bào của cơ thể (3-4 lít). Nước là chất quan trọng để các phản ứng hóa học và sự trao đổi chất diễn ra không ngừng trong cơ thể. Nước là một dung môi, nhờ đó tất cả các chất dinh dưỡng được đưa vào cơ thể, sau đó chuyển vào máu dưới dạng dung dịch nước. Uống không đủ nước ảnh hưởng đến chức năng của tế bào cũng như chức năng các hệ thống trong cơ thể, như suy giảm chức năng thận. Những người thường xuyên 7 uống không đủ nước da thường khô, tóc dễ gãy, xuất hiện cảm giác mệt mỏi, đau đầu, có thể xuất hiện táo bón, hình thành sỏi ở thận và túi mật. Khi cơ thể mất trên 10% lượng nước có khả năng gây trụy tim mạch, hạ huyết áp, nhịp tim tăng cao. Nguy hiểm hơn, có thể gây ra hiện tượng tử vong nếu lượng nước mất trên 20%. Bên cạnh oxy, nước đóng vai trò quan trọng thứ hai để duy trì sự sống. Tóm lại, nước rất cần cho cơ thể mỗi người, phải tập cho mình một thói quen uống nước để cơ thể không bị thiếu nước. Có thể nhận biết cơ thể bị thiếu nước qua cảm giác khát nước hoặc màu của nước tiểu, nước tiểu có màu vàng đậm chứng tỏ cơ thể đang bị thiếu nước. Duy trì cho cơ thể luôn ở trạng thái cân bằng nước là yếu tố quan trọng bảo đảm sức khỏe của mỗi người. 1.2.2.2. Vai trò của nước đối với sinh vật - Nước chứa trong cơ thể sinh vật một hàm lượng rất cao, từ 50 - 90% khối lượng cơ thể sinh vật là nước, có trường hợp nước chiếm tỷ lệ cao, tới 98% như ở một số cây mọng nước, ở ruột khoang. - Nước là dung môi cho các chất vô cơ, các chất hữu cơ có mang gốc phân cực (ưa nước) như hydroxyl, amin, các boxyl,…. - Nước là nguyên liệu cho cây trong quá trình quang hợp tạo ra các chất hữu cơ. Nước là môi trường hòa tan chất vô cơ và phương tiện vận chuyển chất vô cơ và hữu cơ trong cây, vận chuyển máu và các chất dinh dưỡng ở động vật. - Nước bảo đảm cho thực vật có hình dạng và cấu trúc nhất định. Do nước chiếm một lượng lớn trong tế bào thực vật, duy trì độ trương của tế bào cho nên làm cho thực vật có một hình dáng nhất định. - Nước nối liền cây với đất và khí quyển góp phần tích cực trong việc bảo đảm mối liên hệ khăng khít sự thống nhất giữa cơ thể và môi trường. Trong quá trình trao đổi giữa cây và môi trường đất có sự tham gia tích cực của ion H+ OH- do nước phân ly ra. - Nước tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thể. - Nước còn là môi trường sống của rất nhiều loài sinh vật - Cuối cùng nước giữ vai trò tích cực trong việc phát tán nòi giống của các sinh vật, nước còn là môi trường sống của nhiều loài sinh vật. 1.2.2.3. Vai trò của nước đối với sản xuất và phục vụ cho đời sống con người. - Trong nông nghiệp: tất cả các cây trồng và vật nuôi đều cần nước để phát triển. Từ một hạt cải băp phát triển thành một cây rau thương phẩm cần 25 lít nước, lùa cầm 4.500 lít nước để cho ra 1kg hạt. Dân gian có câu: “ Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống”, qua đó đó chúng ta thấy được vai trò của nước trong nông nghiệp. 8 - Trong công nghiệp: Nước cho nhu cầu sản xuất công nghiệp rất lớn. Nước dùng để làm nguội các động cơ, làm quay các tubin, là dung môi làm tan các hóa chất màu và các phản ứng hóa học. Người ta ước tính rằng 15% sử dụng nước trên toàn thế giới công nghiệp như: các nhà máy điện, sử dụng nước để làm mát hoặc gần như một nguồn năng lượng, quặng và các nhà máy lọc dầu, sử dụng nước trong quá trình hóa học, và các nhà máy sản xuất, sử dụng nước như một dung môi. Mỗi ngành công nghiệp, mỗi loại hình sản xuất và mỗi công nghệ yêu cầu một lượng nước, loại nước khác nhau. Nước góp phần làm động lực thúc đẩy sự phát triển kinh tế. Nếu không có nước thì chắc chắn toàn bộ các hệ thống sản xuất công nghiệp, nông nghiệp…. trên hành tinh này đều ngừng hoạt động và không tồn tại. 1.2.3. Hiện trạng về tài nguyên nước 1.2.3.1. Hiện trạng về tài nguyên nước trên thế giới Trung bình mỗi ngày trên trái đất có khoảng 2 triệu tấn chất thải sinh hoạt đổ ra sông hồ và biển cả, 70% lượng chất thải công nghiệp không qua xử lý bị trực tiếp đổ vào các nguồn nước tại các quốc gia đang phát triển. Đây là thống kê của Viện Nước quốc tế (SIWI) được công bố tại Tuần lễ Nước thế giới (World Water Week) khai mạc tại Stockholm, thủ đô Thụy Điển ngày 5/9. Thực tế trên khiến nguồn nước dùng cho sinh hoạt của con người bị ô nhiễm nghiêm trọng. Một nửa số bệnh nhân nằm viện ở các nước đang phát triển là do không được tiếp cận những điều kiện vệ sinh phù hợp (vì thiếu nước) và các bệnh liên quan đến nước. Thiếu vệ sinh và thiếu nước sạch là nguyên nhân gây nên tử vong cho hơn 1,6 triệu trẻ em mỗi năm. Tổ chức Lương Nông LHQ (FAO) cảnh báo trong 15 năm tới sẽ có gần 2 tỷ người phải sống tại các khu vực khan hiếm nguồn nước và dư 2/3 cư dân trên hành tinh có thể bị thiếu nước. Theo ước tính của Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc (UNICEF) ở Việt nam có khoảng 17 triệu (52%) trẻ em chưa được sử dụng nước sạch và khoảng 20 triệu (59%) chưa có nhà tiêu hợp vệ sinh. Hàng năm, 4.000 trẻ em tử vong vì nước bẩn và vệ sinh kém. Đây là con số được Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc UNICEF công bố. Giám đốc điều hành UNICEF, bà Anm M.Veneman cho biết: “Trên thế giới, cứ 15 giây lại có một trẻ em tử vong bởi các bệnh do nước không sạch gây ra và nước không sạch là thủ phạm của hầu hết các bệnh và nạn suy dinh dưỡng. Một trẻ em lớn lên trong những điều kiện như thế sẽ có ít cơ hội để thoát khỏi cảnh đói nghèo”. Hiện có tới 10% trẻ em ở Thành phố không có nhà tiêu. Con số này ở nông thôn là 40%, thiếu nước sạch và vệ sinh ảnh hưởng rất lớn đến tình trạng sức khỏe của trẻ 9 em ở Việt Nam (44% trẻ em bị nhiễm giun và 27% trẻ em dưới 5 tuổi bị suy dinh dưỡng). Thống kê của UNICEF tại khu vực Nam và Đông Á cho thấy chất lượng nước ở khu vực này ngày càng trở thành mối đe dọa lớn đối với trẻ em. Tình trạng ô nhiễm asen (thạch tín) và Flo (Fluoride) trong nước ngầm đang đe dọa nghiêm trọng tình trạng sức khỏe của 50 triệu người dân trong khu vực. Các công trình nghiên cứu mới đây đã cho thấy những bệnh do sử dụng nước bẩn gây ra đã ảnh hưởng đến sức khỏe và làm giảm khả năng học hành của các em. Hàng ngày có rất nhiều em ở các nước đang phát triển không được đến trường vì bị các bệnh như tiêu chảy, nhiễm trùng đường ruột. Hơn nữa, nhiều học sinh gái không thể đến trường đi học nếu không có công trình nước và vệ sinh riêng biệt cho các em. 1.2.3.2. Hiện trạng tài nguyên nước ở Việt Nam Việt Nam đứng trước thách thức hết sức lớn về nạn ô nhiễm môi trường nước, đặc biệt là tại các khu công nghiệp và đô thị. Thực trạng ô nhiễm nước mặt: Hiện nay chất lượng nước ở vùng thượng lưu các con sông chính còn khá tốt. Tuy nhiên ở các vùng hạ lưu đã và đang có nhiều vùng bị ô nhiễm nặng nề. Đặc biệt mức độ ô nhiễm tại các con sông tăng cao vào mùa khô lượng nước đổ về các con sông giảm. Chất lượng nước suy giảm mạnh, nhiều chỉ tiêu như: BOD. COD, NH4, N, P cao hơn chỉ tiêu cho phép nhiều lần. Ô nhiễm nước mặt khu đô thị: Các con sông chính ở Việt nam đều bị ô nhiễm. Ví dụ như sông Thị vải, là con sông ô nhiễm nặng nhất trong hệ thống sông Đồng Nai, có một đoạn sông chết dài trên 10km. Giá trị đo thường xuyên dưới 0,5 mg/l. Giá trị thấp nhất ở khu cảng Vedan (0,04 mg/l). Với giá trị gần bằng 0 như vậy, các loài sinh vật không còn khả năng sinh sống. Thực trạng ô nhiễm nước dưới đất: hiện nay nguồn nước dưới đất ở Việt nam cũng đang phải đối mặt với những vấn đề như bị nhiễm mặn, nhiễm thuốc trừ sâu, các chất có hại khác,… Việc khai thác quá mức và không có quy hoạch đã làm cho mực nước dưới đất bị hạ thấp. Hiện trường này ở các khu vực đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng sông Cửu Long. Khai thác nước quá mức cũng sẽ dẫn đến hiện tượng xâm lấn nhập mặn ở các vùng ven biển. Nước dưới đất bị ô nhiễm do việc chôn lấp gia cầm bị dịch bệnh không đúng quy cách. Thực trạng ô nhiễm nước biển: Nước biển Việt Nam đã bị ô nhiễm bởi chất rắn lơ lửng (đồng bằng sông Cửu Long và Sông Hồng), nitrat, nitrit, coliform (chủ yếu là đồng bằng sông Cửu Long), dầu và kim loại kẽm,… 10 Tài nguyên nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên có thể tái tạo nhưng cũng có thể bị cạn kiệt tùy vào tốc độ khai thác của con người và khả năng tái tạo của môi trường. Ngày nay, sử dụng nước cho mọi hoạt động đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, việc sử dụng khai thác nguồn tài nguyên này gây ra những hậu quả ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn tài nguyên nước. 1.2.4. Tình hình sử dụng nước trên thế giới và ở Việt Nam 1.2.4.1. Tình hình sử dụng nước trên thế giới Khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn nuôi thì đồng ruộng dần dần phát triển ở miền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn. Lúc đầu cư dân còn ít và nước thì đầy ắp trên các sông hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dài thì cũng chỉ cần chuyển cư không xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đẹp hơn. Vì vậy, nước được xem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề nước chưa có gì là quan trọng. Tình hình thay đổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện và càng ngày càng phát triển như vũ bão. Hấp dẫn bởi nền công nghiệp mới ra đời, từng dòng người từ nông thôn đổ xô vào các thành phố và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tục cho đến ngày nay. Ðô thị trở thành những nơi tập trung dân cư quá đông đúc, tình trạng này tác động trực tiếp đến vấn đề về nước càng ngày càng trở nên nan giải. Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nông nghiệp và sự nâng cao mức sống của con người. Theo ước tính, bình quân trên toàn thế giới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50% cho nông nghiệp và 10%cho sinh hoạt. Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay đổi tùy thuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia. Thí dụ: Ở Hoa Kỳ, khoảng 44% nước được sử dụng cho công nghiệp, 47% sử dụng cho nông nghiệp và 9% cho sinh hoạt và giải trí (Chiras, 1991) [23]. Ở Trung Quốc thì 7% nước được dùng cho công nghiệp, 87% cho công nghiệp, 6% sử dụng cho sinh hoạt và giải trí. (Chiras, 1991) [23]. Nhu cầu về nước trong công nghiệp: Sự phát triển càng ngày càng cao của nền công nghiệp trên toàn thế giới càng làm tăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất..., chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho công nghiệp. Thí dụ: cần 1.700 lít nước để sản xuất một thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc một thùng dầu mỏ chừng 160 lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất 1 tấn giấy hoặc 1,5 tấn thép, cần 2.000.000 lít nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp. Theo đà phát triển của nền công nghiệp hiện nay trên thế giới có thể dự đoán đến năm 2000 11 nhu cầu nước sử dụng cho công nghiệp tăng 1.900 km3/năm có nghĩa là tăng hơn 60 lần so với năm 1900. Phần nước tiêu hao không hoàn lại do sản xuất công nghiệp chiếm khoảng từ 1 - 2% tổng lượng nước tiêu hao không hoàn lại và lượng nước còn lại sau khi đã sử dụng được quay về sông hồ dưới dạng nước thải chứa đầy những chất gây ô nhiễm (Cao Liêm, Trần Đức Viên - 1990 ) [11]. Nhu cầu về nước trong nông nghiệp: Sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp như sự thâm canh tăng vụ và mở rộng diện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một lượng nước ngày càng cao. Theo M.I.Lvovits (1974), trong tương lai do thâm canh nông nghiệp mà dòng chảy cả năm của các con sông trên toàn thế giới có thể giảm đi khoảng 700 km3/năm. Phần lớn nhu cầu về nước được thỏa mãn nhờ mưa ở vùng có khí hậu ẩm, nhưng cũng thường được bổ sung bởi nước sông hoặc nước ngầm bằng biện pháp thủy lợi nhất là vào mùa khô. Người ta ước tính được mối quan hệ giữa lượng nước sử dụng với lượng sản phẩm thu được trong quá trình canh tác như sau: để sản xuất 1 tấn lúa mì cần đến 1.500 tấn nước, 1 tấn gạo cần đến 4.000 tấn nước và 1 tấn bông vải cần đến 10.000 tấn nước. Sở dĩ cần số lượng lớn nước như vậy chủ yếu là do sự đòi hỏi của quá trình thoát hơi nước của cây, sự bốc hơi nước của lớp nước mặt trên đồng ruộng, sự trực di của nước xuống các lớp đất bên dưới và phần nhỏ tích tụ lại trong các sản phẩm nông nghiệp. Dự báo nhu cầu về nước trong nông nghiệp đến năm 2000 sẽ lên tới 3.400 km3/năm, chiếm 58% tổng nhu cầu về nước trên toàn thế giới. Nhu cầu về nước Sinh hoạt và giải trí: Theo ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5-10 lít nước/ người/ ngày. Ngày nay, do sự phát triển của xã hội loài người ngày càng cao nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày cũng càng tăng theo nhất là ở các thị trấn và ở các đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần nhiều hơn. Theo sự ước tính đó thì đến năm 2000, nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí sẽ tăng gần 20 lần so với năm 1900, tức là chiếm 7% tổng nhu cầu nước trên thế giới (Cao Liêm, Trần đức Viên - 1990) [11]. Ngoài ra, còn rất nhiều nhu cầu khác về nước trong các hoạt động khác của con người như giao thông vận tải, giải trí ở ngoài trời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội ... nhu cầu này cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã hội. 1.2.4.2. Tình hình sử dụng nước ở Việt Nam Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới ẩm có lượng mưa tương đối lớn trung bình từ 1.800mm - 2.000mm, nhưng lại phân bố không đồng đều mà tập trung chủ yếu vào mùa mưa từ tháng 4-5 đến tháng 10, riêng vùng duyên hải Trung bộ thì mùa mưa bắt đầu và kết thúc chậm hơn vài ba tháng.