Lọc cát sinh học - Một phương pháp xử lý nước uống hiệu quả ở quy mô hộ gia đình

Trong nhiều năm qua, nhiều nỗ lực đã được tập trung vào việc xây dựng các mô hình xử lý nước thải tập trung. Nhưng kinh nghiệm của nhiều nước đang phát triển cho thấy, các công trình này thường không được vận hành hiệu quả, một phần do thiếu kinh phí và quan trọng hơn là do tâm lý "cha chung không ai khóc". Chính yếu tố này làm cho các chương trình nước sạch quy mô lớn kém bền vững, mau hư hỏng và chất lượng nước qua xử lý ngày càng giảm.

Trong những năm gần đây, Tổ chức Y tế thế giới khuyến khích nỗ lực nghiên cứu tập trung vào các giải pháp xử lý nước uống quy mô hộ gia đình và coi đó là biện pháp chính để người dân nông thôn, miền núi có thể làm chủ nhu cầu nước uống của mình. Quỹ nhi đồng Liên hiệp quốc khuyến cáo: "Các biện pháp xử lý nước đơn giản ở quy mô hộ gia đình có thể giảm hàng triệu ca tử vong hàng năm" (Unicef, 2005).

Mô hình lọc cát sinh học được giáo sư David Mainz ở trường Đại học Calgary, Canada phát minh ra và được một tổ chức phi chính phủ của Canada là Trung tâm Công nghệ Môi trường và Nước giá rẻ (CAWST) phổ biến ra một số nước trên thế giới. Đây là một cái bể làm bằng bê tông hoạt động theo nguyên lý bình thông nhau với cấu trúc như sau:

Bốn cơ chế tiêu diệt trong bể lọc cát sinh học là diệt lẫn nhau, lọc cơ học, hút và chết tự nhiên sẽ đảm bảo nước đầu ra đủ độ trong, không còn ký sinh trùng, mà nếu có còn thì chỉ còn một tỷ lệ rất nhỏ vi khuẩn và vi rút. Theo kết quả nghiên cứu của trường Đại học Fortlewis (2005), bộ lọc cát sinh học có thể xử lý được:

- Hơn 90% số vi khuẩn và vi rút;

- 100% số động vật đơn bào và trứng giun sán;

- 50 - 90% chất ô nhiễm nguồn gốc hữu cơ;

- 95-99% hàm lượng kim loại nặng như kẽm, đồng, cadmium và chì;

- < 67% hàm lượng sắt và mangan;

- 47% hàm lượng thạch tín (Asen).

Các bể lọc thiết kế theo mẫu của trường đại học Calgary có thể xử lý được 80 lít nước mỗi ngày với chất lượng nước nêu trên, có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng của một hộ gia đình. Nếu chỉ tính giá nguyên liệu để xây bể gồm sỏi, cát và xi măng thì giá thành sản xuất của một bể lọc khá rẻ, dưới 10 đôla Mỹ. Và một bể lọc có thể sử dụng trên mười năm. Việc bảo dưỡng bể rất đơn giản. Khi lớp vi sinh trở nên quá dày và tốc độ lọc chậm dưới 0,5 lít/phút cần thực hiện thao tác khuấy nhẹ và múc bỏ lớp nước mặt trong bể cho đến khi tốc độ lọc trở lại mức tối ưu là 0,8 lít/phút.

Hạn chế chính trong việc nhân rộng mô hình lọc cát sinh học là chi phí đầu tư đúc khuôn khá cao, khoảng 500 đôla Mỹ. Vì thế, người dân ở một số nước trên thế giới đã vận dụng nguyên lý lọc cát sinh học để xây dựng các mô hình lọc từ những vật liệu sẵn có tại địa phương như ống nước, thùng phuy. Tuy hiệu quả lọc nước của các phương pháp này chưa được khảo nghiệm nhiều, nhưng có thể xem đây là những gợi ý để triển khai tại các địa phương còn gặp nhiều khó khăn về kinh tế. Trước khi triển khai ra cộng đồng, cần nghiên cứ phân tích chất lượng nước được lọc theo các hình thức "cải biên", so sánh với chất lượng nước được lọc đúng kỹ thuật để trên cơ sở phân tích lợi ích và chi phí mà lựa chọn phương pháp phù hợp.

Ở Việt Nam, theo báo cáo của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh Môi trường Nông thôn hiện nay còn hơn 20 triệu người, nghĩa là gần 1/5 dân số, chưa được tiếp cận với nguồn nước sạch. Riêng ở khu vực duyên hải miền Trung, tỉ lệ này trên 50%. Dù nhà nước đã nỗ lực đầu tư xây dựng nhiều hệ thống xử lý nước tập trung, nhưng cho đến cuối năm 2006, hơn 40% các hộ nghèo vẫn chưa có nước sạch để dùng.

Việc không đủ nước sinh hoạt thường đi kèm với điều kiện vệ sinh cá nhân và ý thức bảo vệ môi trường kém đã tạo điều kiện cho sự phát triển của nhiều loại mầm bệnh. Đáng ngại nhất là các bệnh đường ruột (như dịch tả, thương hàn, kiết lỵ), bệnh sưng phổi, sốt xuất huyết và các bệnh ngoài da khác. Chi phí điều trị bệnh khá cao trong điều kiện bảo quản độ hiểm y tế chưa được thực hiện cho mọi người nên các gia đình nghèo thường lâm vào tình trạng hết sức khó khăn về kinh tế khi trong nhà có người ốm nặng cần điều trị.

Trong mục tiêu quốc gia về nước sạch, các phương pháp xử lý nước uống ở quy mô hộ gia đình nâng tỷ lệ hộ dân được sử dụng nguồn nước sạch hoặc đã qua xử lý từ 62% hiện nay lên 85% vào cuối năm 2010. Tuy nhiên, hầu như trong nước chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về kỹ thuật cũng như hiệu quả kinh tế, xã hội của các phương pháp này.

Ninh Thuận là một tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ, có lượng mưa thấp nhất cả nước, chỉ có 280mm/năm. Là "vùng đất nắng nắng đợi mưa bốn mùa". Hiện nay, Ninh Thuận gặp rất nhiều khó khăn về nguồn nước sinh hoạt. Vào mùa khô, nguồn nước ở nhiều địa phương, nhất là các xã miền núi, vùng ven biển có độ đục rất cao, nhiễm mặn và thường có mầm tảo. Đây là khó khăn lớn nhất mà Dự án Xử lý vi sinh vật trong nước bằng ánh sáng mặt trời, gọi tắt là SODIS thường gặp phải khi triển khai. Vì thế, việc giới thiệu và lan rộng phương pháp lọc cát sinh học sẽ rất cần thiết và đáp ứng được nhu cầu của người dân địa phương.

Phương pháp lọc cát sinh học đã được giới thiệu ở Việt Nam qua hai đợt tập huấn do Sở Khoa học & Công nghệ Ninh Thuận phối hợp với Trung tâm Công nghệ môi trường và nước giá rẻ (CASWT) thực hiện. Gần 50 học viên đã được giới thiệu về phương pháp này. Tuy nhiên, việc nghiên cứu thực nghiệm về chất lượng nước sau khi lọc chưa được thực hiện, và cho đến nay, việc triển khai ra cộng đồng ở qui mô rộng hơn cũng chưa được triển khai. Sẽ rất lãng phí nếu như phương pháp này không được quan tâm đúng mức và rơi vào lãng quên.