Tái sử dụng nước thải cho tưới tiêu nông nghiệp: Một giải pháp hạn chế tác hại của biến đổi khí hậu

TÓM TẮT:

Theo dự báo của nhiều tổ chức quốc tế uy tín, Việt Nam là một trong số quốc gia sẽ chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của biến đổi khí hậu. Điều này dẫn đến những hiện tượng thời tiết khó dự đoán. Thực tế, những đợt hạn hán kéo dài tại khu vực Tây Nguyên, miền Trung trong những năm gần đây dẫn đến hiện tượng nước cho tưới tiêu ngày càng thiếu nghiêm trọng. Ở các khu vực ven biển Việt Nam, biến đổi khí hậu cùng với mực nước biển dâng đang đe dọa nhiều diện tích nông nghiệp truyền thống. Đợt hạn mặn ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long vào mùa khô năm 2016 được đánh giá là nặng nề nhất suốt 100 năm qua. Bài báo này sẽ trình bày về giải pháp tái sử dụng nước thải cho tưới tiêu nông nghiệp vốn đã được nhiều quốc gia phát triển trên thế giới áp dụng một cách có hiệu quả từ nhiều thập niên qua nhằm thích nghi với biến đổi khí hậu và phù hợp với xu hướng nông nghiệp thông minh hiện nay.

Từ khóa: Tái sử dụng nước thải cho tưới tiêu nông nghiệp, biến đổi khí hậu, nông nghiệp thông minh.

I. Giới thiệu

1. Nguồn nước và nước thải trong các cộng đồng dân cư

Sự gia tăng nhanh chóng về nhu cầu sử dụng nước, cùng với sự giới hạn trong các nguồn nước tự nhiên do hạn mặn từ biến đổi khí hậu đã thúc đẩy việc tìm kiếm các nguồn nước thay thế. Những nguồn này có thể là nước mưa, nước lợ và nước đã qua xử lý. Ở các khu vực với sự hạn chế về nguồn nước tự nhiên, nước thải đã qua xử lý, chủ yếu từ nước thải đô thị, khu dân cư, có thể được tận dụng cho nông nghiệp, công nghiệp, giải trí và tái nạp nước ngầm (Bouwer, 1989; Asano và Mills, 1990; Asano và cộng sự., 1992). Điều quan trọng là, việc sử dụng nước đã qua xử lý cho tưới tiêu nông nghiệp sẽ giải quyết vấn đề thiếu nguồn nước và các vấn đề về xả thải.

Nước thải là một vấn đề quan trọng trong các cộng đồng dân cư nhỏ mà ở đó việc xử lý chất thải cần sự lưu tâm một cách cơ bản về kiểm soát chất lượng (EPA, 1992b). Việc cải thiện và xử lý nước thải là yêu cầu cần thiết để giảm thiểu nguy hại về sức khỏe cộng đồng, môi trường sống và cũng là một giải pháp để giải quyết thiếu hụt nguồn nước.

2. Yêu cầu xử lý nước tái sử dụng cho mục đích tưới tiêu nông nghiệp

Vấn đề sức khỏe liên quan đến việc lây nhiễm các loại mầm bệnh từ tái sử dụng nước thải trong tưới tiêu nông nghiệp là một hiện tượng đáng lưu tâm nhất. Trong đó, các vấn đề cần lưu tâm là: Sự lây nhiễm trực tiếp và gián tiếp lên cây trồng; Sự tồn tại của các thành phần gây bệnh; Xử lý thực phẩm trước khi đưa vào phân phối; Sự hấp thụ các thành phần hóa chất dạng vết; Xác định rõ mức độ xử lý.

a. Sự lây nhiễm lên cây trồng

Nước thải chứa các vi sinh lây bệnh và có thể lây nhiễm một cách trực tiếp qua sự tiếp xúc thông qua quá trình tưới hoặc gián tiếp qua đất.

Việc tưới tiêu cho các cây trồng như cà rốt, các loại khoai, hành tỏi (lấy củ) cũng chịu tác động trực tiếp giữa cây trồng và nước tái sinh. Sự lây nhiễm gián tiếp có thể gây ra bởi gió, người nông dân, chim, côn trùng… khi vận chuyển các vi sinh từ nước tưới hoặc đất đến các cây trồng có thể ăn được.

b. Các mầm bệnh

Các vi sinh nhiễm lên cây trồng có thể tồn tại trên bề mặt thực phẩm. Có nhiều mầm bệnh có thể tồn tại thời gian dài trên cây trồng, trong đất, cho đến khi thu hoạch, đóng gói sản phẩm đi tiêu thụ.

c. Quá trình xử lý thực phẩm

Nếu việc sử dụng nước tái sinh cho tưới tiêu mùa vụ không được xử lý với cường độ cao để tiêu diệt mầm bệnh, các quá trình sơ chế vật lý, hóa học nên được thực hiện trước khi thực phẩm được bán đến tay người tiêu thụ. Sự phát tán các vi sinh gây bệnh có thể xẩy ra qua sự đóng gói, mua bán, phân phối trước quá trình sơ chế.

d. Các thành phần dạng vết

Mối nguy hại từ các chất dạng vết trở nên đáng lo do sự hấp thụ nước qua rễ, đất và hấp thụ qua lá. Một vài thành phần được biết tới có khả năng tích lũy ở các cây trồng cụ thể, tạo thành mối nguy hại khi ăn chúng. Tuy nhiên, chúng ta có thể thấy là phần lớn các hợp chất hữu cơ dạng vết có kích thước phân tử lớn, khó có thể vượt qua lớp màng bán thấm của rễ thực vật (U.S. EPA, 1981; NRC, 1996).

e. Mức độ xử lý

Mức độ xử lý phụ thuộc nhiều vào chất lượng nước, loại thực vật được tưới (làm thực phẩm, không làm thực phẩm, ăn qua nấu, ăn không qua nấu), phương pháp tưới (phun sương, bề mặt hoặc tưới ngầm) và mức độ tiếp xúc giữa cây trồng và nước tái sinh.

II. Thực tế tái sử dụng nước cho tưới tiêu nông nghiệp tại my

Năm 2002, có khoảng 300x106m3/năm, chiếm khoảng 46% tổng lượng nước tái sinh được tạo ra ở California được sử dụng cho tưới tiêu nông nghiệp. Cũng trong năm 2002, nước tái sinh chiếm 0.7% tổng lượng nước tưới cho nông nghiệp tại bang. Mặc dù hiện tại, sự đóng góp trong nông nghiệp là tương đối thấp, nước tái sinh trở thành nguồn nước không thể thiếu tại một số khu vực. Chẳng hạn, 70% lượng ác-ti-sô sản xuất ở Mỹ được trồng ở quận Monterey, nơi 95% nông dân dùng nước tái sinh để tưới tiêu.

Arizona, Florida, Hawaii, Nevada, Texas và Washington nằm trong các bang lớn sử dụng nước tái sinh cho tưới tiêu nông nghiệp. Mặc dù Florida là bang sử dụng lượng nước tái sinh lớn nhất, nước tái sinh sử dụng cho nông nghiệp chỉ chiếm khoảng 16% tổng lượng nước tái sinh được sử dụng, trong năm 2003 khoảng 130x106 m3/năm nước tái sinh dùng cho tưới tiêu nông nghiệp (State of Florida, 2004). Cũng trong năm 2004, có 40 bang của nước Mỹ có hướng dẫn (guideines) hoặc quy định (regulations) cho việc ứng dụng nước tái sinh cho cây lương thực (food crops) và không lương thực (nonfood crops) (U.S. EPA, 2004).

III. Thực tế tái sử dụng nước cho tưới tiêu nông nghiệp của các nước khác trên thế giới

Nhiều quốc gia trên thế giới cũng tận dụng nước tái sinh cho tưới tiêu nông nghiệp ở nhiều dạng khác nhau. Có thể tham khảo ở bảng dưới, nước thải chưa qua xử lý cũng được sử dụng cho nông nghiệp ở nhiều nơi trên thế giới.

Thực tế trong vòng vài thập niên qua, Úc đã trở thành quốc gia tích cực nhất trong việc thúc đẩy tái sử dụng nước. Từ đó đến nay, tưới tiêu nông nghiệp là một hướng ưu tiên trong sử dụng nước tái sinh, tận dụng khoảng 420x106 m3, hay 82% tổng lượng nước thải sinh vào năm 2000. (Australian Bureau of Statistics, 2004).

Các quốc gia có khí hậu khô hạn như Israel, Jordan, Kuwait, Tunisia và Các Tiểu Vương quốc Ả rập thống nhất đã tận dụng nước tái sinh cho tưới tiêu một cách rộng rãi. Ở Israel, có khoảng 230 công trình nước tái sinh được kết nối, tái sinh khoảng 72% nước thải đô thị, chủ yếu cho tưới tiêu. Nước cấp từ nước tái sinh chiếm khoảng 15% tổng nguồn nước cấp của Israel (Lazarova and Asano, 2004; Weber and Juanico, 2004). Nước tái sinh dùng cho nông nghiệp đã trở thành một phần không thể thiếu ở các khu vực Địa Trung Hải và các quốc gia Trung Đông.

IV. Qui định và hướng dẫn liên quan tới việc sử dụng nước tái sinh trong nông nghiệp

1. Ở Mỹ

Ở Mỹ, nơi nước thải đầu ra xả vào nguồn tiếp nhận, công trình xử lý nước thải đô thị phải thỏa mãn yêu cầu của Hệ thống xả thải chất ô nhiễm quốc gia (National Pollutant Discharge Eliminatation System - NPDES) và các yêu cầu xả thải khác được từng bang đưa ra. Ở những nơi tất cả nước thải được tái sử dụng và không xả ra nguồn tiếp nhận, nước tái sinh được miễn theo các qui định NPDES. Thay vào đó, hệ thống nước tái sinh phải đáp ứng xử lý và/hoặc tiêu chí chất lượng được đặt ra bởi mỗi bang.

Cho đến năm 2002, 21 bang đã có đồng thời qui định và hướng dẫn tái sinh nước cho tưới tiêu cây lương thực, 40 bang có qui định và hướng dẫn cho cây không lương thực (U.S. EPA, 2004).

2. Hướng dẫn của WHO về nước tái sinh cho tưới tiêu

Trong khi các qui định và hướng dẫn của Mỹ yêu cầu công nghệ tốt nhất, mức độ bảo vệ sức khỏe cộng đồng cao nhất, những qui định này có thể không khả thi với các quốc gia khác. Do đó, hướng dẫn của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) có cách tiếp cận khác với của Mỹ. Trong hướng dẫn của WHO, họ xem xét tính khả thi của các phương pháp có chi phí cao và mối nguy hại sức khỏe tương đối của nước tái sinh trong tưới tiêu và các nguyên nhân gây bệnh khác (Blumenthal et al., 2000).

V. Tái sử dụng nước thải cho tưới tiêu nông nghiệp tại Việt Nam - tiềm năng lớn

Nông nghiệp vẫn là một ngành chiếm tỷ trọng lớn trong GDP của Việt Nam, khoảng 18% năm 2015, với khoảng 60% dân số. Trong quá khứ và hiện tại, người nông dân Việt Nam có truyền thống sử dụng chất thải từ động vật làm nguồn phân bón, tuy nhiên, vẫn cần có những quy định để việc tái sử dụng nước thải nói chung trong nông nghiệp đạt hiệu quả, ít gây hại đến sức khỏe cộng đồng.

Hiện nay, chúng ta chỉ xem xét cho phép tái sử dụng nước thải sinh hoạt đã được xử lý bảo đảm đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt cột A (QCVN 14: 2008/BTNMT) và bảo đảm đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước phù hợp cho mục đích tưới cột B1 (QCVN 08-MT: 2015/BTNMT) để tưới cây trong phạm vi của chính cơ sở đó.

Việc tái sử dụng nước thải để tưới tiêu trong nông nghiệp tại Việt Nam nói chung, trên địa bàn Đồng Nai nói riêng đang có tiềm năng lớn vì những lý do sau:

- Sau nhiều thập kỷ phát triển kinh tế, hiện nay, đất nước ta đang chú trọng vào nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân và môi trường nói chung, nước thải nói riêng và ngày càng nhận được sự quan tâm của các cơ quan quản lý và người dân, đặc biệt là sau các sự cố môi trường gần đây.

- Biến đổi khí hậu ngày càng tác động sâu rộng ở Việt Nam, những hiện tượng thời tiết bất thường ngày càng phổ biến, trong đó khô hạn kéo dài, xâm nhập mặn làm nguồn nước tưới tiêu cho nông nghiệp thiếu hụt, gây nhiều thiệt hại cho người nông dân. Trong tình hình đó, tái sử dụng nước từ nguồn nước thải là một giải pháp hữu hiệu, vừa giúp cải thiện ô nhiễm môi trường do nước thải, vừa là nguồn bổ sung nước tưới tiêu quan trọng.

- Nông nghiệp thông minh đang được các quốc gia trên thế giới đầu tư mạnh mẽ, cho năng suất, chất lượng vượt trội so với trước. Việt Nam hiện nay cũng không nằm ngoài xu thế đó, với sự quan tâm của Nhà nước và sự đầu tư nghiêm túc của các doanh nghiệp. Tái sử dụng nước trong nông nghiệp cũng là một giải pháp nông nghiệp thông minh giúp tiết kiệm chi phí, mang lại hiệu quả kinh tế cao.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. Asano, T.,Burton,F., Leverenz, H.,Tsuchihashi, H.,Tchobanoglous, G., 2007. Water Reuse: Issues, Technologies, and Applications: Issues, Technologies, and Applications, McGraw Hill Professional, New York.

2. Asano, T., Mills R.A., 1990. Planning and analysis for water reuse projects, Journal of the American Water Works Association, January, 38 - 47.

3. Asano, T.,Richard, D., Crites, R.W., Tchobanoglous, G., 1992. Evolution of tertiary treatment requirements in California. Water Environ. Technol. 4(2), 37 - 41.

4. Bouwer, H., 1989. Ground water recharge with sewage effluent. Water Sci. Technol. 23, 2099 - 2108.

5. Crook, J., 1985. Water reuse in California, Journal American Water Works Association, July, 60-74.

6. NRC, 1996. Use of Reclaimed Water and Sludge in Food Crop Production, National Research Council, National Academy Press, Washington, DC.

7. Tchobanoglous, G., F. L. Burton, and H. D. Stensel, 2003. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4th ed., McGraw-Hill, New York.

8. U.S. EPA, 1981. Process Design Manual for Land Treatment of Municipal Wastewater, EPA-625/1-81-013, Center for Environmental Research Information, U.S.Environmental Protection Agency, Cincinnati, OH.

9. U.S. Environmental Protection Agency (U.S. EPA), 1992a. Guidelines for Water Reuse (manual), U.S. EPA,

10. Washington DC, EPA/625/R-92/004, September 1992, 247 pp. U.S. Environmental Protection Agency (U.S. EPA), 1992b. Wastewater Treatment/Disposal for Small Communities (Manual), U.S. EPA, Washington DC 20460, EPA/625/R-92/005, September 1992, 110 pp.

11. WHO, 1989. Health guidelines for the use of wastewater in agriculture and aquaculture, Technical report series no. 778, World Health Organization, Geneva.

REUSING WASTEWATER FOR AGRICULTURAL IRRIGATION:

A SOLUTION TO LESSEN THE IMPACTS OF CLIMATE CHANGE

● DAO KHANH CHAU – DONG THI THU HUYEN – LE PHAN QUANG HUY

Department of Food Processing Technology and Environmental Engineering

Dong Nai Technology University

ABSTRACT:

According to forecasts of many prestigious international organizations, Vietnam is one of the countries that will be strongly influenced by climate change. This leads to unpredictable weather events. In fact, prolonged droughts in the Central Highlands in the recent years have led to a lack of water for irrigation. In coastal areas of Vietnam, climate change and rising sea level are threatening traditional agricultural areas. Salinity droughts in the Mekong Delta in the dry season in 2016 is considered to be the worst incident in 100 years. This paper will present the reusing wastewater solution for agricultural irrigation, which has been used by many developing countries for many decades to adapt to climate change. This solution is in line with the current smart agricultural trend.

Keywords: Reusing wastewater for agricultural irrigation, climate change, smart agriculture.