Mỗi sáng thức dậy, chúng ta thực hiện một hành động vô cùng đơn giản: mở vòi nước. Một dòng nước trong vắt, mát lành chảy ra, sẵn sàng phục vụ mọi nhu cầu sinh hoạt từ nấu ăn, tắm giặt cho đến một ly nước giải khát. Chúng ta đã quá quen với sự tiện lợi này đến mức ít ai dừng lại để tự hỏi: Dòng nước sạch này đến từ đâu? Nó đã trải qua một hành trình như thế nào để trở nên an toàn như vậy?
Đằng sau sự tiện nghi đó là cả một hệ thống khoa học kỹ thuật phức tạp và khổng lồ mang tên xử lý nước cấp. Đây là quá trình biến đổi nguồn nước thô từ tự nhiên – nước sông, hồ, nước ngầm vốn chứa đầy cặn bẩn, vi khuẩn và các tạp chất – thành nguồn nước sạch, đạt tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt trước khi được đưa vào mạng lưới đường ống phân phối đến từng hộ gia đình, nhà máy, trường học.
Hành trình này không chỉ đơn thuần là lọc trong, mà là một chuỗi các công đoạn xử lý vật lý, hóa học và sinh học được tính toán chính xác. Hãy cùng chúng tôi khám phá toàn cảnh quy trình kỳ diệu này để hiểu rõ hơn về công sức và trí tuệ đằng sau mỗi giọt nước tinh khiết mà chúng ta đang sử dụng hàng ngày.
Trong thế giới hiện đại, vai trò của việc xử lý nước cấp không chỉ là cung cấp một tiện ích, mà là duy trì nền tảng của một xã hội văn minh và khỏe mạnh.
Đây là sứ mệnh quan trọng nhất. Nguồn nước tự nhiên có thể chứa vô số các tác nhân gây bệnh nguy hiểm như vi khuẩn E. coli, vi khuẩn tả (Vibrio cholerae), thương hàn (Salmonella), virus Rota, và các động vật nguyên sinh như Giardia, Cryptosporidium. Sử dụng nguồn nước không qua xử lý là nguyên nhân trực tiếp gây ra các dịch bệnh lan truyền qua đường nước, có thể bùng phát trên diện rộng và cướp đi sinh mạng của hàng triệu người. Hệ thống xử lý nước cấp, đặc biệt là công đoạn khử trùng cuối cùng, chính là lá chắn vững chắc nhất ngăn chặn thảm họa này, đảm bảo sức khỏe cho cả cộng đồng.
Nước sạch không chỉ cần cho sinh hoạt mà còn là yếu tố đầu vào không thể thiếu của hầu hết các ngành sản xuất. Các ngành công nghiệp như thực phẩm, dược phẩm, điện tử đòi hỏi nguồn nước với độ tinh khiết cực cao. Ngay cả các ngành công nghiệp khác cũng cần nước cho mục đích làm mát, vệ sinh, và các quy trình sản xuất khác. Một hệ thống cấp nước ổn định và chất lượng là điều kiện tiên quyết để thu hút đầu tư, duy trì sản xuất và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế.
Nước thô thường chứa các yếu tố gây ăn mòn (như pH thấp) hoặc gây đóng cặn (như các ion Canxi, Magie gây ra độ cứng). Nếu không được xử lý để ổn định, các yếu tố này sẽ dần phá hủy hệ thống đường ống, máy bơm, và các thiết bị chứa đựng, gây ra rò rỉ, thất thoát nước và tốn kém chi phí sửa chữa, thay thế khổng lồ.
Để “chữa bệnh” hiệu quả, trước hết phải “chẩn bệnh” chính xác. Tùy thuộc vào nguồn gốc, nước thô sẽ có những đặc tính và chứa các loại tạp chất khác nhau.
Đây là nguồn cung cấp chính cho các đô thị lớn. Đặc điểm của nước mặt là:
Nước ngầm thường trong hơn nước mặt do đã được lọc qua các lớp đất đá. Tuy nhiên, nó lại chứa các vấn đề đặc thù:
Một nhà máy xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt điển hình sẽ hoạt động như một dây chuyền khép kín với các công đoạn chính sau:
Nước từ sông hoặc hồ được thu vào một công trình đầu mối. Tại đây, nước sẽ đi qua các song chắn rác và lưới lọc để loại bỏ các vật thể trôi nổi có kích thước lớn như rác, cành cây, lá cây… nhằm bảo vệ các máy bơm và hệ thống đường ống phía sau. Ở một số nơi, người ta có thể châm một lượng Clo ban đầu (pre-chlorination) để diệt tảo và ngăn chặn sự phát triển của sinh vật trong đường ống.
Nước sau khi xử lý sơ bộ vẫn còn chứa các hạt cặn rất nhỏ (hạt keo) lơ lửng, chúng quá nhẹ để có thể tự lắng xuống. Các hạt này thường mang điện tích âm, đẩy nhau và không thể kết dính lại. Giai đoạn keo tụ sẽ giải quyết vấn đề này. Hóa chất keo tụ, phổ biến nhất là phèn nhôm (Al₂(SO₄)₃) hoặc PAC (Poly Aluminium Chloride), sẽ được châm vào nước. Các hóa chất này khi thủy phân sẽ tạo ra các ion mang điện tích dương. Các ion này sẽ trung hòa điện tích của các hạt keo, phá vỡ lớp vỏ hydrat bao quanh chúng, cho phép chúng tiến lại gần nhau. Quá trình này diễn ra trong một bể trộn nhanh với tốc độ khuấy rất lớn để hóa chất được phân tán đều.
Sau khi được trung hòa điện tích, dòng nước được dẫn sang bể tạo bông. Tại đây, tốc độ khuấy được giảm xuống đáng kể, chỉ khuấy nhẹ nhàng. Mục đích là để các hạt keo đã bị mất ổn định có đủ thời gian và cơ hội va chạm, kết dính với nhau và với các polymer trợ keo tụ, tạo thành các hạt lớn hơn, nặng hơn, có thể nhìn thấy bằng mắt thường gọi là bông cặn hay floc.
Nước chứa đầy các bông cặn sẽ được dẫn vào các bể lắng lớn. Trong môi trường nước tĩnh của bể lắng, dưới tác dụng của trọng lực, các bông cặn nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, tạo thành một lớp bùn. Phần nước trong ở phía trên sẽ được thu gom và chảy sang công đoạn tiếp theo. Bùn lắng sẽ được thu gom và xử lý định kỳ. Giai đoạn lắng có thể loại bỏ tới 90% các chất rắn lơ lửng và vi khuẩn có trong nước.
Dù đã qua lắng, nước vẫn còn chứa các bông cặn nhỏ và các hạt lơ lửng chưa lắng hết. Giai đoạn lọc sẽ loại bỏ nốt các thành phần này, làm cho nước trở nên trong suốt. Phương pháp phổ biến nhất là lọc cát nhanh. Nước sẽ được cho chảy qua một bể lọc gồm nhiều lớp vật liệu theo thứ tự từ trên xuống: cát thạch anh (lớp lọc chính), cát sỏi nhỏ, và sỏi lớn (lớp đỡ và thu nước). Các hạt cặn sẽ bị giữ lại trong các khe hở của lớp cát lọc. Sau một thời gian làm việc, bể lọc sẽ bị bẩn và tắc. Khi đó, người ta phải tiến hành rửa lọc ngược, tức là bơm nước sạch và thổi không khí theo chiều từ dưới lên để đánh bật lớp cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc và thải ra ngoài.
Đây là công đoạn quan trọng nhất để đảm bảo an toàn vệ sinh cho nước cấp. Dù đã rất trong, nước sau khi lọc vẫn có thể chứa các vi sinh vật gây bệnh. Phương pháp khử trùng phổ biến nhất, hiệu quả và kinh tế nhất là sử dụng Clo. Clo (ở dạng khí hoặc dung dịch Javen – NaClO) sẽ được châm vào nước với một liều lượng được tính toán chính xác. Clo sẽ khuếch tán vào trong tế bào vi sinh vật và phá hủy hệ enzyme, làm chúng bị tiêu diệt. Một yếu tố quan trọng là phải duy trì một lượng clo dư trong nước (thường từ 0.3 – 0.5 mg/L) sau khi ra khỏi nhà máy. Lượng clo dư này sẽ tiếp tục bảo vệ, ngăn ngừa sự tái nhiễm khuẩn của nước trong suốt quá trình lưu thông trong mạng lưới đường ống đến tận nhà người dân.
Cuối cùng, nước có thể được điều chỉnh pH bằng vôi để chống ăn mòn đường ống trước khi được bơm vào các bể chứa nước sạch và sẵn sàng phân phối.
Đối với nước ngầm chứa nhiều sắt và mangan, quy trình sẽ có thêm công đoạn đặc thù ở đầu:
Đây là công nghệ xử lý tiên tiến, sử dụng các màng lọc với kích thước lỗ lọc siêu nhỏ để loại bỏ tạp chất. Tùy vào kích thước lỗ lọc, ta có:
Toàn bộ quy trình xử lý phức tạp trên đều nhằm một mục tiêu cuối cùng: đảm bảo chất lượng nước đầu ra phải đạt các Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia do Bộ Y tế ban hành. Hai quy chuẩn quan trọng nhất là:
Từ một dòng sông đục ngầu hay một mạch nước ngầm ẩn sâu dưới lòng đất, để trở thành dòng nước trong lành mà chúng ta sử dụng mỗi ngày, nó đã phải trải qua một hành trình biến đổi đầy phức tạp và được kiểm soát nghiêm ngặt. Quá trình xử lý nước cấp là một minh chứng hùng hồn cho sự áp dụng khoa học kỹ thuật vào việc cải thiện và bảo vệ cuộc sống. Hiểu rõ về hành trình này giúp chúng ta thêm trân trọng giá trị của nguồn nước sạch và ý thức hơn về việc bảo vệ các nguồn nước thô khỏi nguy cơ ô nhiễm, bởi đó chính là nơi khởi đầu cho sự sống và sức khỏe của cả cộng đồng.
Những vấn đề trong việc lập báo cáo giám sát môi trường
Vườn Trên Sân Thượng: Hành Trình “Mang Phố Về Quê” và Kiến Tạo Không Gian Xanh Cho Gia Đình
Lò Hơi và Tháp Giải Nhiệt: Cẩm Nang Vận Hành & Phối Hợp Hiệu Quả
Vi Sinh Xử Lý Mùi Hôi: “Chiến Binh Thầm Lặng” Tái Tạo Môi Trường Sống 
Quản Lý Chất Thải Nguy Hại: Trách Nhiệm Pháp Lý và Chìa Khóa Cho Sự Phát Triển Bền Vững 
An Toàn Lao Động: Xây Dựng Văn Hóa “Số 0 Tai Nạn” Cho Doanh Nghiệp Bền Vững
Hỏi và đáp