Tấm lắng lamen - lamela

-------------------------------

 

Mục tiêu

 

Trong bài này, chúng ta sẽ trả lời các câu hỏi sau:

 

• Lưu vực nước đầu nguồn (lưu vực nước - watershed) là gì?
• Tại sao các lưu vực nước đầu nguồn được xem là rất quan trọng để vận hành nhà máy xử lý nước/nước thải?
• Khoảng cách từ nguồn ô nhiễm sẽ ảnh hưởng như thế nào đến nguồn nước?
• Làm thế nào để chúng ta tìm thấy ranh giới của một lưu vực nước trên bản đồ địa hình?
• Những vấn đề trong một lưu vực nước mà một nhà máy vận hành cần phải nhận thức được?

​

Vào bài

Tầm quan trọng của các lưu vực nước.

 

Một lưu vực nước (watershed) là gì?

 

Theo định nghĩa, lưu vực nước là một khu vực nơi mà tất cả lượng mưa chảy vào một vị trí. Vị trí đó có thể là một dòng suối, ao, sông v.v.

 

Các lưu vực nước nhỏ chảy vào nhau ngày càng tăng thành đầu nguồn ngày càng lớn. Ví dụ, Mountain Empire Community College có ba lưu vực sông nhỏ, cả ba lưu vực sông cuối cùng chảy vào sông Powell, vì vậy chúng đều là một phần của sông Powell, được gọi là lưu vực sông Powell. Nước sông Powell kết thúc tại Vịnh Mexico, do đó Mountain Empire Community College cũng là lưu vực của Vịnh Mexico.

 

Thượng nguồn của một dòng sông được tạo thành từ các dòng cung cấp đầu tiên. Lưu vực của một dòng cung cấp đầu tiên thì không được chia thành các lưu vực nhỏ hơn bởi vì chúng là dòng cung cấp nước đầu tiên đổ trực tiếp vào các dòng sông. Nước có thể bắt nguồn từ mưa hay nước ngầm trào lên từ bên dưới bề mặt trái đất.

 

Mỗi lưu vực sông có đặc điểm độc đáo riêng của mình. Kích thước, tính thấm của đất, loại thực vật, loại đất, độ dốc, các vi sinh vật, độ pH, DO (oxy hòa tan) và nhiệt độ, tất cả đều ảnh hưởng đến nước trong một lưu vực. Chúng ta sẽ thấy, từng lưu vực sẽ có những vấn đề riêng của chúng cho các kỹ thuật xử lý nước.

 

Xử lý nước uống

 

Có rất nhiều nguyên nhân có thể gây ô nhiễm trong một lưu vực như bể tự hoại, sân bay, ô tô, cơ sở công nghiệp, các hoạt động khai thác khoáng sản, đất nông nghiệp, và tất cả chúng góp phần vào sự ô nhiễm. Ngoài ra, các nguồn và các quá trình khác nhau cũng có thể gây ô nhiễm nguồn nước.

 

Chúng ta không phải quan tâm về ô nhiễm vi sinh của nguồn cung cấp nước trong xử lý nước uống nhưng chúng ta quan tâm về các loại ô nhiễm khác. Vi khuẩn bị giết hoặc bị loại bỏ trong quá trình xử lý nước thông qua việc keo tụ, kết tủa, lọc và khử trùng nước. Vì vậy, biết được số lượng và loại ô nhiễm trong lưu vực là cần thiết cho các nhà máy xử lý để đưa ra được khối lượng và bao nhiêu chất hóa học (thường là phèn và vôi ) cần thiết để tạo ra keo tụ và lắng chúng ra khỏi nước.

 

Mỗi lưu vực sông có đặc điểm khác nhau - chất keo khác nhau, độ pH khác nhau v.v. Điều duy nhất phổ biến trong xử lý nước liên quan đến một lưu vực là mỗi đầu nguồn là đồng nhất. Vì vậy, lý do chúng ta quan tâm đến đầu vào cuối của một lưu vực sông là cách xác định tốt nhất cho việc xử lý nước .

 

Xử lý nước thải

 

Tại sao chúng ta quan tâm đến đầu cuối của việc xử lý nước thải của một lưu vực? Ở các nước phát triển, việc cộng đồng xã nước thải ra môi trường được kiểm tra rất nghiêm ngặt, họ chỉ được xã chất thải đã được xử lý vào sông suối. Ngoài ra, để đáp ứng tiêu chuẩn của Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) xử lý nước thải cũng phải xem xét đến nơi nước xã sẽ đến.

 

Có nhiều loài đang bị đe dọa thường xuyên đến nuồn nước, chẳng hạn như hến và các sinh vật khác đáng lưu ý trong các dòng chảy dưới các cơ sở xử lý nước thải. Chúng ta phải thật nhạy cảm với cuộc sống ở khu vực hạ lưu khi chúng ta xã nước thải được xử lý ra môi trường. Các cơ sở xử lý nước thải cần thiết phải phấn đấu để duy trì sức khỏe của hệ sinh thái vùng hạ lưu.

 

Đầu nguồn xã ở chổ này cũng sẽ trở thành đầu nguồn của một cơ sở xử lý nước khác ở đâu đó phía hạ lưu. Cơ sở đó sẽ quan tâm về những gì chúng ta xã vào lưu vực của họ cho các mục đích xử lý, cũng giống như chúng ta lo ngại về các cơ sở xử lý nước thải phía thượng nguồn. Vì vậy, đầu nguồn là một khái niệm quan trọng trong cả việc xử lý nước cấp lẫn nước thải.

 

Ranh giới

 

Ranh giới đầu nguồn và sự ô nhiễm.

 

Làm thế nào để chúng ta biết được ranh giới của các vùng đầu nguồn? Cạnh mép của vùng đầu nguồn thường được tìm thấy trong các khu vực cao nhất xung quanh. Ở đó, nước rơi xuống như mưa ở một bên của ngọn núi hoặc đồi tạo thành một đầu nguồn, trong khi đó nước rơi xuống ở phía bên kia của núi hoặc đồi chảy xuống tạo thành lưu vực sông khác.

 

Như chúng ta đã đề cập trước đây, có ba lưu vực sông hình thành tại Mountain Empire Community College ở Big Stone Gap, Virginia. Cả ba lưu vực sông này, cuối cùng đổ vào sông Powell. Nếu có ô nhiễm trong một vùng đầu nguồn này và không ô nhiễm trong hai đầu nguồn thì ô nhiễm vẫn đạt đến Powell River.

 

 

Nhưng ô nhiễm trên sông Powell sẽ bị pha loãng so với dòng đầu nguồn. Càng xa nguồn ô nhiễm, dòng chảy càng ít bị ô nhiểm và nó sẽ trở thành không còn ô nhiễm cho đến khi nó là một thành phần không đáng kể của nước chảy vào Vịnh Mexico.

 

Tổng số lượng ô nhiễm trong nước là như nhau khi dòng chảy đến Vịnh Mexico cũng như khi nó khởi nguồn. Do có quá nhiều nước trong Vịnh Mexico nên sự ô nhiễm trở nên rất loãng. Chúng ta có thể thấy tác dụng tương tự khi chúng ta nhỏ một vài giọt thuốc nhuộm màu đỏ vào trong một cốc nước nhỏ thì thấy nước khá đỏ. Nhưng nếu chúng ta đổ cốc nước và thuốc nhuộm vào một thùng phuy nước và trộn nó lên, chúng ta chỉ thấy một màu đỏ mờ nhạt hoặc không còn màu.

 

Một ví dụ khác cho thấy khoảng cách và khối lượng ảnh hưởng đến sự phân tán ô nhiễm là một hắt hơi. Khi bạn hắt hơi, mầm và nước hạt ban đầu rất tập trung ngay bên ngoài mũi của bạn, nhưng khi chúng bay ra xa khuôn mặt của bạn, chúng phân tán vào không khí xung quanh và trở nên kém tập trung. Có quá nhiều không khí xung quanh để cho các mầm và các phân tử nước để phân tán, do vậy ô nhiễm trở nên không đáng kể.

 

 

Chúng ta đang quan tâm đến việc xác định lưu vực của một khu vực để chúng ta có thể tìm kiếm các nguồn tiềm năng gây ô nhiễm để làm cơ sở xử lý. Chúng ta cũng cần phải nhạy cảm với cuộc sống ở hạ nguồn khi xã các chất ô nhiễm vào trong nước. Khi chúng ta xem xét các nguồn ô nhiễm trong lưu vực, chúng ta phải giữ trong tâm trí về sự ảnh hưởng của khoảng cách trên nồng độ của các chất gây ô nhiễm trong nước.

 

Xác định ranh giới lưu vực sông trên một bản đồ địa hình

 

 

Hãy xác định lưu vực trên bản đồ địa hình (còn được gọi là một bản đồ cấu trúc liên kết). Trước tiên, bạn cần phải biết cách để đọc bản đồ.

 

Tỷ lệ thường được tìm thấy ở dưới cùng trên bản đồ giấy, nhưng trên trang web được đề cập sau đây, tỷ lệ được tìm thấy ở trên cùng của bản đồ. Một tỷ lệ điển hình là 1:24,000  có nghĩa rằng mỗi inch trên bản đồ thì tương đương với 24.000 inch trên mặt đất. Mũi tên ở dưới cùng của bản đồ chỉ về hướng bắc.

 

Một bản đồ địa hình cho thấy sự khác biệt về độ cao của một loạt các đường cong. Bạn có thể nghĩ đến một đường viền như một đường mòn cho một người leo núi lười biếng, người không bao giờ muốn leo lên hoặc xuống. Thay vào đó, ông chỉ đi quanh bên cạnh một ngọn đồi ở độ cao tương tự.

 

Trên bản đồ địa hình, các đường cong cách nhau là sự khác biệt về độ cao của mỗi bốn mươi feet. Vì vậy, khi người leo núi lười biếng trên một đường viền là khoảng bốn mươi feet cao hơn hoặc thấp hơn so với người leo núi lười biếng trên đường viền lân cận.

 

Đỉnh đồi rất dễ tìm thấy trên bản đồ địa hình, vì chúng được thể hiện như vòng tròn khép kín.

 

Khi xem xét một bản đồ địa hình, bạn sẽ cần phải định hướng cho mình bằng cách tìm các đối tượng được biết đến. Ví dụ: tìm kiếm đỉnh (thường được dán nhãn theo tên), các tòa nhà (hiển thị hình vuông nhỏ), nhà thờ, nghĩa trang v.v các con đường được dán nhãn cũng có thể giúp chúng ta xác định được phương hướng.

 

Một khi bạn định hướng được rồi, hãy tìm những điểm cần quan tâm. Tiếp tục với bản đồ mẫu được hiển thị ở trên, chúng ta đã làm nổi bật Creek X (con lạch X). Bây giờ bạn có thể bắt đầu để xác định ranh giới lưu vực của khu vực.

 

Bắt đầu từ con lạch, đi lên dốc trong mọi hướng (trừ ra hướng xuống hạ lưu) cho đến khi bạn đạt được điểm cao nhất. Đôi khi điểm cao nhất trên con lạch có thể là một đỉnh cao, thể hiện như một vòng tròn khép kín. Lần khác, điểm cao nhất là một sườn núi, thể hiện như một dài hình chữ U. Trong mọi trường hợp, ở phía bên kia của những điểm cao nhất là một đầu nguồn mới bắt đầu. Kết nối các điểm cao nhất trên con lạch thành dòng và bạn đã rút ra trong ranh giới lưu vực sông. Dòng này cũng đánh dấu thượng nguồn của lưu vực.

 

Đầu nguồn của bạn

 

Hãy cố gắng tìm kiếm các ranh giới của các lưu vực sông mà trong đó bạn sống hoặc đang làm việc. Nếu bạn chưa có một bản đồ địa hình của khu vực bạn ở thì vào http://www.topozone.com/ và nhập vào tên  thành phố và bang gần nhất trong ô "Tìm kiếm".

 

Nếu bạn làm việc từ một bản đồ trên topozone.com, bạn có thể thay đổi tỷ lệ để bạn có thể nhìn thấy toàn bộ khu vực đầu nguồn khi bạn tìm thấy bản đồ địa hình của khu vực bạn tìm. Bắt đầu từ tỷ lệ 1:200,000 hoặc 1:100.000 sẽ cho phép bạn định hướng và xác định ranh giới lưu vực nếu bạn đang xem xét một đầu nguồn lớn. Sau đó thay đổi tỷ lệ 1:25,000 để bạn có thể nhìn thấy khu vực trong lưu vực mà có thể ảnh hưởng đến chất lượng nước. Trong đó khu vực nào bạn nghĩ là nguồn ô nhiễm? Khu vực nào bạn có nghĩ rằng nó xã nước sạch vào suối, sông hoặc hồ?

 

Giám sát đầu nguồn

Đời sống thủy sinh trong hồ và sông là một chỉ số tốt về những nỗ lực thành công của chúng ta trong việc giữ sạch nước. Nhiều sinh vật không thể tồn tại trong nước bị ô nhiễm.

 

Chúng ta cũng có thể theo dõi, quan sát sự sạch sẽ của nước một cách trực tiếp bằng cách kiểm tra nồng độ các chất ô nhiễm khác nhau trong nước. Sở Chất lượng Môi trường (DEQ) là cơ quan giám sát lưu vực sông, họ phân tích dữ liệu tại các trạm được thiết lập trong các khu vực khác nhau.

 

Ứng phó với ô nhiễm trong lưu vực của bạn

 

Như một nhà điều hành nhà máy, bạn cần phải có một sự hiểu biết về những gì là các nguồn ô nhiễm tiềm năng nằm trong lưu vực của bạn. Nếu không có kiến thức này, bạn sẽ không thể ứng phó đầy đủ các vấn đề khi phát sinh.

 

Lưu vực cấp nguồn nước cho Greenville, bang Tennessee, đi qua một khu vực công nghiệp đã có một vụ tràn axit. Một ống dẫn mang acid sulfuric nổ và đỗ toàn bộ các thành phần bên trong chiếc xe bồn xuống sông. Các nhà điều hành nước có trách nhiệm đã nhận ra rằng độ pH của nước đi vào nhà máy đã giảm xuống.

 

Việc đầu tiên một nhà điều hành làm là đóng cửa nhà máy. Ông đã đoán rằng axit từ một vụ tràn trong khu vực công nghiệp mặc dù không có ai ở công ty nhận thấy có vấn đề này. Vì vậy, nhà điều hành đã gọi cho nhà máy xử lý nước khác ở hạ lưu trong khu vực tràn acid để thông báo cho họ biết về sự ô nhiễm này.

 

Bạn không thể biết được chuyện gì xảy ra khi một chiếc xe bồn bị lật và đổ một đống chất gây ô nhiễm vào lưu vực của bạn. Thông thường, lượng thời gian mà bạn sẽ phải đối phó với một tình huống như vậy không phải là điều bạn muốn. Một lượng thời gian hợp lý để có thể ứng phó với một vấn đề là gì? Thời gian để ngăn chặn thiệt hại là không tránh khỏi và chi phí sửa chữa rất tốn kém. Những người chịu trách nhiệm đối với các cơ sở xử lý nước mong muốn một người điều hành túc trực để nắm bắt các vấn đề khi chúng tràn xuống suối. Người điều hành sẽ có hành động thích hợp hoặc đóng cửa nhà máy, nếu cần thiết. Điều này ngăn chăn được tốn kém cho việc dọn dẹp và các vấn đề khác với nước trong việc xử lý sau này.

 

Biết được đầu nguồn, có thể giúp bạn ngăn ngừa các vấn đề trước khi chúng xảy ra. Điều gì sẽ làm, nếu bạn phát hiện thấy nhiều loài động vật bị bệnh hoặc chết trong lưu vực của bạn? Chắc chắn rằng bạn sẽ không muốn động vật chết trong vùng nước mà bạn đang xử lý để tiêu thụ. Không biết được ranh giới của lưu vực, bạn sẽ không thể đứng trên đỉnh của những vấn đề này.

 

Các vấn đề khác của thượng nguồn

 

Bạn có thể tự hỏi, khả năng xãy ra của bất cứ điều gì trong lưu vực sông sẽ tạo ra một vấn đề gì? Liệu rằng chúng ta keo tụ tạo bông, lọc, clo nước đầu vào và loại trừ hầu hết các vấn đề trong nước đầu ra?

 

Mặc dù qua tất cả các xử lý lọc đó, một số vi sinh vật nhất định vẫn có thể đi qua bộ lọc. Cryptosporidium là một ví dụ. Cryptosporidium là một ký sinh trùng thường được tìm thấy trong ruột của gia súc. Ký sinh trùng gây ô nhiễm nước khi phân từ động vật tương tác với một nguồn nước. Trong một quần thể khỏe mạnh, sự nhiễm trùng ký sinh trùng này có thể dẫn đến bệnh tiêu chảy cấp, kéo dài 2-3 tuần. Ký sinh trùng có thể đe dọa cuộc sống cho những người bị suy các hệ thống miễn dịch như bệnh nhân AIDS, trẻ em và người già.

 

Vì lọc và clo không hiệu quả trong xử lý nước bị nhiễm Cryptosporidium, Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) yêu cầu tất cả các hệ thống cấp nước công cộng phục vụ hơn 100.000 kết nối phải theo dõi Cryptosporidium. Mặc dù, chúng ta không có khả năng có Cryptosporidium trong lưu vực, tuy nhiên một số thành phố lớn với lưu vực lớn là có thể. Do vậy, vận hành nhà máy cần phải xét nghiệm các dòng nước đầu vào nhà máy để xác định chất gây ô nhiễm là một vấn đề.

 

Khi theo dõi vùng đầu nguồn, chúng ta nên tính đến khả năng tiếp cận của khu vực. Mọi người có thể vào đầu nguồn ở Appalachia dọc theo một con đường, vì vậy các nguồn ô nhiễm có thể tương đối dễ dàng theo dõi. Ngược lại, tại lưu vực sông Big Stone Gap việc tiếp cận bằng hai con đường và việc câu cá được cho phép trong hồ chứa khi có giấy phép, sẽ có một chút phức tạp hơn. Việc tiếp cận công cộng của đầu nguồn càng cao thì nguy cơ tiềm ẩn càng cao.

 

Một mối quan tâm cuối cùng của bảo tồn đầu nguồn là chuyển hướng dòng nước cho mục đích sử dụng khác. Khi nước bị chuyển hướng từ một đầu nguồn, ví vụ như ngăn sông để làm thủy điện, sẽ làm hạn chế lưu lượng nước để pha loãng nguồn ô nhiễm. Ngoài ra còn bị hạn chế lượng nước có sẵn để cung cấp cho các cộng đồng ở hạ nguồn.

 

Tóm tắt

 

Đầu nguồn là một khái niệm rất quan trọng đối với các kỹ thuật viên nước và nước thải. Lưu vực sông, một nhà máy được đặt trong đó cần xác định độ tinh khiết của dòng nước chảy vào nhà máy. Công nhân nhà máy cũng phải ý thức được môi trường sinh thái vùng hạ lưu và cộng đồng con người chịu ảnh hưởng của nước họ xã ra.

 

Các kỹ thuật viên cần phải biết ranh giới của các lưu vực sông nhằm xác định các nguồn tiềm năng của ô nhiễm. Họ cũng nên biết nguồn ô nhiễm chảy vào đầu nguồn như thế nào, ảnh hưởng đến tất cả các lưu vực sông ở hạ lưu ra sao, và nguồn ô nhiễm càng lúc bị pha loãng khi khoảng cách từ nguồn ô nhiễm càng lúc lớn dần.

 

Các kỹ thuật viên, người hiểu được đầu nguồn sẽ có thể ứng phó với các vấn đề một cách nhanh chóng và hiệu quả. Họ phải biết khi nào phải đóng cửa nhà máy, khi nào phải cảnh báo nhà máy xử lý khác, và khi nào điều chỉnh hoạt động của các nhà máy mà mình đang vận hành.

 

----------------------------

Tấm lắng lamen - lamella