Sử dụng nước tái chế

Hầu hết mọi người day chuyen loc nuoc sống tại các thành phố lớn ở các nước phát triển đều cho rằng họ nghiễm nhiên phải được hưởng nguồn nước sạch hàng ngày. Tuy nhiên, tình trạng dân số tăng, hạn hán và biến đổi khí hậu đã gia tăng áp lực chưa từng có đối với nguồn cung cấp nước sạch cho con người. Phóng viên Keri Phillips đã tìm hiểu những tiến bộ đáng khích lệ trong kỹ thuật lọc nước và dự đoán về nguồn cung cấp nước sạch trong tương lai.

Cô bé người Pakistan uống nước từ một vòi nước tại Lahore. (Arif Ali/ AFP / Getty Images)
Cô bé người Pakistan uống nước từ một vòi nước tại Lahore. (Arif Ali/ AFP / Getty Images)
Một điều lạ lùng là hệ thống cung cấp đô thị ở thế kỷ 21 bắt nguồn từ hệ thống nước tự chảy do tác động của trọng lực từ thời La Mã cổ đại, thành phố lớn đầu tiên cần nguồn cung cấp nước từ bên ngoài. Khoảng năm 300 trước Công nguyên, dân số ở Rome đạt hơn nửa triệu người và thành phố này không thể chỉ dựa vào nguồn nước sông hoặc nước ngầm trong thành phố.

Người La Mã đã xây dựng một hệ thống các kênh và cống dẫn nước phức tạp để lấy nước qua ống dẫn và sau đó phân phối cho cả thành phố. Khả năng dẫn nước từ xa về thành phố đóng vai trò rất quan trọng bởi khi số dân định cư tăng, nguồn nước trong khu vực sẽ bị ô nhiễm. Người La Mã cũng hiểu rằng con người rất cần nước để xả chất thải nên họ đã tạo ra hệ thống cống thoát nước đầu tiên trên thế giới. Mặc dù vậy, sau khi đế chế La Mã sụp đổ, dây chuyền lọc nước tinh khiết ý tưởng xây dựng hệ thống cống thoát nước rơi vào tay người châu Âu trong suốt 1.300 năm.

Những tiến bộ trong công nghệ cuối cùng dẫn đến việc sản xuất nước sạch an toàn cho các thành phố của thế giới hiện đại gắn liền với cuộc Cách mạng Công nghiệp ở Châu Âu. Khi mọi người rời bỏ đất nước ra đi tìm những công việc trong ngành sản xuất, một lần nữa dân số ở nhiều thành phố vượt quá nửa triệu người nên việc cung cấp đủ nhu cầu nước sinh hoạt lại trở thành một thách thức. Mặc dù các quan chức thành phố không chấp nhận kế hoạch xây dựng hệ thống nước thời La Mã, các công cụ và công nghệ mới cho phép họ cải thiện đáng kể hệ thống này.

“Động cơ và máy móc giúp tạo áp lực nước và nhờ đó có thể dẫn nước không chỉ đến các quảng trường thành phố mà còn tới từng tòa nhà, “Giáo sư David Sedlak, Giám đốc Viện Khoa học và Kỹ thuật môi trường tại Đại học California, Berkeley, cho biết. “Điều đó gây ra vấn đề lớn tiếp theo cho hệ thống nước, mà thực tế là người dân bây giờ có thể sử dụng nước bên trong cho phòng tắm và nhà vệ sinh.”

“Tất cả lượng nước bẩn phải thoát ra một nơi nào đó, và nó quay trở lại nguồn cung cấp nước uống ở hạ lưu của thành phố và vì vậy một trong những thách thức kỹ thuật chính là làm cho lượng nước đó an toàn để uống hoặc dẫn nước sạch từ những nơi khác.”

“Trên phạm vi lớn, vấn đề ô nhiễm nguồn nước uống đã được giải quyết bằng cách dẫn nước từ nguồn nguyên sơ, xây dựng kênh đào lớn phía trên thành phố hoặc đào kênh dẫn nước từ núi. Ngoài ra, ở một vài nơi, vấn đề nước ô nhiễm được giải quyết bằng việc xử lý nguồn nước, và việc làm này thực sự khởi động phong trào xử lý nước như một phương pháp loại bỏ mầm bệnh trong nước sinh hoạt.”

Các công nghệ lọc nước

Một trong những hình thức xử lý nước sớm được áp dụng ở châu Âu là hệ thống lọc nước ở bờ sông. Thay vì bơm nước trực tiếp từ sông, các kỹ sư đặt một dãy giếng trong bãi cát gần sông và bơm nước vào những giếng đó. Quy trình dẫn nước qua bãi cát tiếp giáp với bờ sông có thể lọc ra một số mầm bệnh trong nước khiến con người mắc bệnh. Dọc theo sông Rhine, nhiều thành phố của Đức đã sử dụng công nghệ này trước khi nhà máy xử lý nước hiện đại được xây dựng.

Vào đầu thế kỷ 20, các kỹ sư làm việc tại Trạm Thực nghiệm Lawrence thuộc Viện Công nghệ Massachusetts đã phát triển một hệ thống gọi là bộ lọc cát chậm. Người ta có thể sử dụng bộ lọc này ở bất cứ chỗ nào, không chỉ ở gần sông. Bộ lọc cát chậm là một quy trình cực kỳ đơn giản, cho phép nước từ từ thấm qua lớp cát. Phương pháp này hóa ra có thể loại bỏ rất nhiều tác nhân gây bệnh từ nguồn nước bị ô nhiễm, nhưng sau một vài năm, quy trình xử lý nước đã có một bước đột phá lớn hơn.

“Trong thế kỷ 19, người ta đã thử sử dụng clo để xử lý nước sạch, nhưng phương pháp này không thực sự trở nên phổ biến cho đến thập niên đầu của thế kỷ 20,” ông Sedlak giải thích.

“Clo được sử dụng lần đầu tiên tại một thành phố ở Bỉ, nơi có dịch bệnh bùng phát và thành phố này muốn duy trì danh tiếng là một spa, nơi mọi người có thể tới thư giãn để khỏe khoắn hơn. Sau đó, nhà máy xử lý nước ăn lớn đầu tiên dùng clo khử trùng nước được đặt trong các khu nuôi gia súc của Chicago để làm sạch nguồn cung cấp nước cho gia súc, ngăn cho chúng không mắc bệnh trước khi giết thịt. Clo lần đầu tiên được thử nghiệm theo cách này, và khi người ta phát hiện thấy nó hiệu quả, nó được sử dụng rộng rãi ở các nhà máy xử lý nước ăn trên khắp thế giới. ”

Trong khi các kỹ sư nước tìm cách để có nguồn nước uống an toàn, nước thải thông thường được thoát ra sông và đại dương. Hiện tượng này đã thay đổi trong thế kỷ 20, với sự phát triển của nhiều công nghệ xử lý nước thải khác nhau.

“Có ba cấp độ xử lý nước cơ bản của: sơ cấp, thứ cấp và cấp ba, ” Giáo sư Jim Salzman từ Đại học Duke, tác giả của cuốn sách ‘Lịch sử Nước uống’, giải thích. “Phương pháp xử lí cơ bản là dùng một ao lắng nước. Tạp chất và chất gây ô nhiễm sẽ lắng xuống dưới dạng bùn thải.”

“Xử lý thứ cấp là sử dụng các loại côn trùng. Gần các sân bay có nhiều ao hình tròn hoặc hĩnh chữ nhật lớn. Người ta thả bọ trong những ao đó để phá vỡ các thành phần trong nước.”

“Phương pháp xử lý cấp ba ít phổ biến vì chi phí cao hơn. Nó bao gồm kỹ thuật lọc carbon, ozon hóa hoặc xử lý bằng tia cực tím.”

“Thông thường, ở các nước phát triển như Úc và Mỹ, người dân đòi hỏi nước được xử lý sơ cấp và thứ cấp và đôi khi là bằng những phương pháp cao cấp hơn.”

Tái sử dụng nước thải

Thách thức lớn của nước Úc là nạn hạn hán, và xứ sở Kangaroo không đơn độc trong cuộc chiến này. Sau bốn năm hạn hán, California, tiểu bang nông nghiệp có năng suất cao nước Mỹ, vừa áp đặt mức hạn chế nước bắt buộc đầu tiên nhằm nỗ lực giảm bớt tiêu thụ nước. Tuy nhiên, theo ông Salzman, thuyết phục người dân sử dụng nước ít đi là chưa đủ.

“Chiến lược hứa hẹn đó là tái sử dụng nước,” ông nói. “Ý tưởng cơ bản là dẫn nguồn nước đã qua xử lý tại một nhà máy xử lý nước thải trở lại đường ống dẫn nước. Nói chung, đây là biện pháp ép buộc người dân sử dụng. Những người trong ngành gọi đây là ‘yếu tố khiến con người cảm thấy ghê sợ’. Mọi người không thực sự muốn sử dụng loại nước mà cách đó vài ngày từng được thải qua nhà vệ sinh của một người khác, mặc dù về thành phần hóa học, loại nước này hoàn toàn an toàn để uống.”

“Các thành phố đã cố gắng giải quyết vấn đề này theo những hướng khác nhau. Tại Quận Cam ở Hoa Kỳ, người ta lấy nước thải đã qua xử lý và bơm vào tầng ngậm nước, nhưng từ tầng nước ngầm đó, người ta lấy nước để xử lý cho đủ độ an toàn có thể uống được. Tuy vậy, trong tâm trí của người dân, ý nghĩ nước sinh hoạt được lấy từ nguồn nước ngầm chứ không phải từ một nhà máy xử lý nước thải dễ chấp nhận hơn. Tôi nghĩ rằng chúng ta sẽ thấy phương pháp này phổ biến hơn.”

Khử mặn trong nước biển

“Cách tiếp cận thứ hai để giải quyết vấn đề khan hiếm nước uống là tạo ra nhiều nguồn hơn, tạo ra nhiều nước hơn. Khử mặn cho đến nay là phương pháp hứa hẹn . Úc thực sự đi đầu trong việc giải quyết vấn đề này mặc dù vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức.”

“Việc tách muối khỏi nước đòi hỏi cần rất nhiều năng lượng, và sản phẩm phụ của quá trình khử muối là nước cực mặn, còn được gọi là nước muối. Lượng nước muối đó sẽ đi đâu? Con người sẽ phải đối mặt với những hậu quả liên quan đến hệ sinh thái nếu đổ nước muối xuống vịnh vì hệ sinh thái bản địa không quen với nguồn nước có hàm lượng muối cao như vậy.”

Phản đối của người dân

Do đợt hạn hán trầm trọng tại Úc từ năm 1997 đến năm 2009, chính quyền các tiểu bang đã bắt đầu xây dựng nhà máy tinh lọc nước biển; hầu hết các tiểu bang đều có ít một nhà máy như vậy. Việc tái chế nước cũng đã được nỗ lực thực hiện, với nhiều mức độ thành công khác nhau.

“Nỗ lực thực hiện quy trình tái chế nước ở Toowoomba, Queensland, đã thất bại trong một cuộc trưng cầu trong năm 2006, ” Ông Chris Davis, một kỹ sư nước đô thị lâu năm, cho biết.

“Đó là một câu chuyện thực sự buồn vì thành phố đã cố gắng thực hiện một kế hoạch đúng đắn. Họ thông báo cho cộng đồng dân cư, họ tham khảo ý kiến ​​cộng đồng, họ đã thiết kế một hệ thống giới thiệu quy trình mới, và họ đã sẵn sàng thực hiện, chính phủ liên bang cấp cho họ một khoản tiền lớn, miễn là họ có một cuộc trưng cầu dân ý trước khi bắt đầu thực hiện.

“Một nhóm tự xưng là CADS (Citizens Against Drinking Sewage – tạm dịch: Công dân Chống lại việc Uống nước thải), ra đời và nhận nguồn tài trợ từ một người giàu có tại địa phương. Một chiến dịch rất cay độc chống lại tất cả những người ủng hộ và chống lại thị trưởng của Toowoomba đã diễn ra căng thẳng. Cuộc trưng cầu dân ý được tổ chức và kết quả thua sít sao. Kết quả khiến mọi người sợ hãi và không đồng ý tái sử dụng nước thải.”

Một hướng đi mới

Ông Chris Davis kể một sự kiện xảy ra tại Perth gần đây hơn là một ví dụ tuyệt vời về phương pháp đơn phương giải quyết vấn đề tái sử dụng nước thải.

“Perth rút đa phần lượng dây chuyền lọc nước ro nước sinh hoạt từ tầng ngậm nước, và họ xử lý nước thải đạt tới chất lượng rất cao, trên thực tế là tốt hơn so với hầu hết các loại nước uống khác. Sau khi xử lý, họ bơm nước đó vào tầng ngậm nước. Sau đó, từ tầng này, nước được dẫn ra khắp vùng nông thôn và loại nước này có thể được kéo lên từ những giếng cách nguồn nước khoảng một ki-lo-met,” ông nói.

“Phương pháp này cho phép sản xuất loại nước được bảo đảm chất lượng cao để có thể sử dụng cho mọi mục đích tùy theo nhu cầu mà không cần phải có hệ thống ống đôi hoặc hệ thống xử lý nước bổ xung hay những quy trình tương tự. Thực tế là Perth đã thực hiện một cuộc thử nghiệm rất nghiêm ngặt và thời gian trình diễn là một ví dụ tuyệt vời cho các tiểu bang khác.”

Nguồn: Internet