Ngày nay, với sự biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và khoảng thời gian của các đợt hạn hán trên toàn cầu, thì ngày càng nhiều khu vực đang phải đối mặt với vấn đề thiếu nước sạch. Vào năm 2003, công ty cung cấp nước Singapore đã giới thiệu một chương trình đột phá chưa từng có, họ sẽ sử dụng công nghệ tái chế trực tiếp nước thải sinh hoạt để cung cấp cho hơn 50% nhu cầu sử dụng nước kể cả để uống, nhằm đảm bảo rằng đảo quốc sẽ không bao giờ bị thiếu nguồn nước sạch.
Đúng vậy, các bạn không nghe lầm đâu, chính là nước thải mà chúng ta dội ra hằng ngày. Tuy chương trình này đã được lên kế hoạch trong nhiều thập kỷ, nhưng có thực sự an toàn để tái sử dụng thứ nước mà chúng ta đã xả khỏi nhà vệ sinh không? Để giải đáp thắc mắc này, đầu tiên chúng ta sẽ tìm hiểu bên trong hỗn hợp nươc thải sinh hoạt có những gì.
Nước thải sinh hoạt được chia làm 3 loại chính.
Nước thải sinh hoạt được phân thành nhiều loại, nhưng có ba loại nước thải chính đó là:
- Nước thải xám được sử dụng trong bồn rửa, tắm gội và giặt quần áo.
- Nước thải vàng chỉ có nước tiểu.
- Nước thải đen là loại có cả phân.
Mỗi ngày, lượng nước thải sinh hoạt toàn cầu đủ để lấp đầy khoảng 400.000 hồ bơi theo chuẩn kích thước Olympic. Trong các thành phố, nước thải được xả chung thông qua hệ thống ống ngầm, chúng không chứa nhiều phân như chúng ta nghĩ. Trung bình, trong 4.000 lít nước thải, chỉ có khoảng 1 lít phân rắn. Tuy nhiên, nước thải vẫn chứa nhiều chất gây ô nhiễm có hại, bao gồm hàng tỉ tác nhân gây bệnh và vi khuẩn, các hóa chất có thể gây ô nhiễm các dòng sông và hồ ao. Do đó, ngay cả khi chúng ta không có ý định sử dụng hỗn hợp này làm nước uống, chúng ta vẫn cần xử lý nó; đó là lý do vì sao nước thải cần qua các nhà máy xử lý trước khi được thải ra môi trường.
Quy trình tái sử dụng trực tiếp nước thải
Các nhà máy xử lý nước thải sẽ loại bỏ phần lớn các chất gây ô nhiễm như phân, tác nhân gây bệnh và hóa chất bằng hàng loạt quy trình sinh học, hóa học và vật lý bao gồm:
- Các bể chứa lắng đọng để loại bỏ các vật chất có kích thước lớn
- Các bể phản ứng sinh học, tại đây vi sinh vật sẽ giúp phân hủy các vật chất vi lượng trôi nổi
- Các quy trình khử trùng bằng hóa chất để tiêu diệt các tác nhân gây bệnh còn sót lại
Trung bình, trong 4.000 lít nước thải, chỉ có khoảng 1 lít phân rắn.
Sau các bước này, nước thải đã sạch hơn so với phần lớn các nguồn nước tự nhiên, giúp nó an toàn để xả ra dòng sông và hồ ao. Nếu chúng ta dự định tái sử dụng nguồn nước này không với mục đích để uống như tưới cây, rửa xe,… nước thải sẽ được khử trùng nhiều hơn để ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn trong quá trình lưu trữ.
Tuy nhiên, nếu ta sử dụng nguồn nước tái chế này để uống, thì cần thêm rất nhiều các bước xử lý nữa bao gồm 2 quá trình lọc khác:
Quá trình vi lọc, ở bước này các màng lọc với tiết diện lỗ trên một phần triệu mét sẽ lọc ra các vật thể nhỏ và các vi sinh vật lớn.
Quá trình thẩm thấu ngược, bước này sẽ loại bỏ các vật chất nhỏ cỡ một tỉ mét. Tấm lọc này là một loại bán thấm, cho phép nước đi qua, nhưng sẽ giữ lại các loại như muối, vi rút và các hóa chất không mong muốn.
Quá trình thẩm thấu ngược, bước này sẽ loại bỏ các vật chất nhỏ cỡ một tỉ mét.
Sau giai đoạn trên, ánh sáng UV được sử dụng để xử lý nước. Ánh sáng UV phát ra tia cực tím để phá hủy tất cả các vật chất di truyền của các thể sống còn sót lại. Đôi khi, quá trình khử trùng bằng UV sẽ được kết hợp với việc sử dụng các chất hóa học như oxy già để loại bỏ nhiều loại vi khuẩn và chất ô nhiễm khác. Sau bước này, nước thải đã qua xử lý sẽ được kiểm tra đạt chuẩn an toàn. Nếu đạt chuẩn, nước đã qua xử lý có thể được đưa vào hệ thống đường ống cung cấp nước uống cho cả thành phố. Phương pháp này được gọi là "tái sử dụng trực tiếp nước thải".
Quy trình tái sử dụng gián tiếp nước thải
Tuy có ưu thế vượt trội về thời gian xử lý, nhưng việc triển khai quy trình ”tái sử dụng trực tiếp nước thải" khá phức tạp. Hiện nay, phương pháp "tái sử dụng gián tiếp nước thải" được ưa chuộng trên toàn cầu. Theo phương pháp này, nước thải sau khi qua xử lý sẽ được xả vào một khu vực gọi là môi trường đệm giống như hồ chứa, ao hồ hay vùng chứa nước ngầm,... Sau một khoảng thời gian lưu trữ tại đây, các hóa chất còn lại từ quá trình xử lý sẽ được phân hủy. Sau đó, nước có thể được lấy ra, xử lý nhanh và đưa vào hệ thống cung cấp nước uống.
Hiện nay, phương pháp "tái sử dụng gián tiếp nước thải" được ưa chuộng trên toàn cầu.
Tuy nhiên hệ thống xử lý nước này chỉ khả thi ở các khu vực có hệ thống cấp nước tập trung và có cơ sở hạ tầng để bơm nước vào nhà. Có nghĩa là nó không thể hỗ trợ các cộng đồng nhỏ ở vùng xa đang gặp trở ngại trong việc tiếp cận với nguồn nước sạch hàng ngày. Các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu và phát triển những công nghệ quy mô nhỏ hơn để tái chế nước thải thành nước có thể uống được tại chỗ. Trong khi chờ đợi, điều chúng ta cần phải làm ngay bây giờ là tiết kiệm và tránh lãng phí nước sạch.