Hiệu quả từ việc thu gom nước mưa

Quản lý nước đô thị là vấn đề trọng tâm ở các nước phát triển, tập trung vào cơ sở hạ tầng quy mô lớn như đập hoặc tường chắn lũ để kiểm soát và cung cấp nước. Tuy nhiên, cách tiếp cận này đòi hỏi đầu tư cao và thường có thể gây tác động xấu đến môi trường. Thu gom nước mưa cho mục đích sinh hoạt là giải pháp thay thế nếu được thực hiện đúng cách, với ước tính cho thấy nước mưa có thể đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu nước của hộ gia đình. Thiết kế và hiệu suất của hệ thống RWH phụ thuộc vào các yếu tố như lượng mưa, diện tích lưu vực và nhu cầu nước.

Không gian RWH do cộng đồng đồng thiết kế ở Hull, Vương quốc Anh.

Nhiều phương pháp và chỉ số khác nhau được sử dụng để đánh giá hiệu quả và hiệu suất của hệ thống RWH, như: khả năng lưu trữ, sự đáp ứng nhu cầu nước và kiểm soát nước mưa; chỉ số thời gian đo số ngày bể chứa không cạn và/hoặc khoảng thời gian mà nhu cầu nước được đáp ứng đầy đủ; các chỉ số thể tích đo lường hiệu quả về mặt khối lượng nước tạo ra (so với nhu cầu) và khối lượng nước tràn (so với thể tích dòng chảy). Những cân nhắc về mặt kinh tế, tính khả thi và lợi ích tiềm năng cũng là những yếu tố cần thiết trong việc xác định hiệu quả của hệ thống RWH. Mặc dù nhiều cách tiếp cận để đánh giá hiệu quả hoạt động của RWH đã được đề xuất nhưng vẫn chưa có một phương pháp rõ ràng hoặc được thống nhất.

Hiệu suất của hệ thống RWH chủ yếu phụ thuộc vào mục tiêu cần đạt được. Tiết kiệm nước và kiểm soát nước mưa là những mục tiêu mâu thuẫn nhau của hệ thống RWH và có thể cần có các kích cỡ bể khác nhau để đạt được lợi ích tối ưu cho từng mục tiêu. Ví dụ, hệ thống RWH cho các ngôi nhà ở Vương quốc Anh có thể bảo đảm 95% nhu cầu nước sinh hoạt, đủ khả năng để kiểm soát nước mưa chảy tràn cho “cơn bão 100 năm” (cum từ này có nghĩa để chỉ xác suất ước tính xảy ra một cơn bão trong 1 năm nhất định). Năm 2022, một nghiên cứu của các nhà khoa học Anh đã phân tích 144 trường hợp khác nhau (xem xét bốn mức độ đô thị hóa, ba cấu hình mạng lưới thoát nước, bốn chế độ mưa và ba giai đoạn lặp lại của các đợt mưa), và kết luận rằng hiệu quả của hệ thống RWH trong việc hỗ trợ quản lý ngập lụt đô thị là đáng kể khi các bể chứa có thể chứa ít nhất 40% lượng dòng chảy.

Lợi ích của việc thu gom nước mưa

Mặc dù RWH thường gắn liền với lợi ích môi trường, song cũng mang lại những lợi ích kinh tế và xã hội tuy ít hữu hình hơn. Việc áp dụng RWH có thể góp phần đạt được tất cả các mục tiêu phát triển bền vững. Ví dụ, liên quan đến chất lượng giáo dục và bình đẳng giới, việc thu gom nước mưa sẽ làm tăng điều kiện vệ sinh trong trường học. Quản lý tài nguyên nước tổng hợp, bao gồm RWH, cho phép cộng đồng tham gia vào việc lập kế hoạch và ra quyết định quản lý nước. Tập hợp mọi người để cùng thảo luận về vấn đề nước có thể làm giảm bạo lực và tăng cường sự gắn kết cộng đồng. Việc đồng thiết kế RWH cũng mang lại cơ hội thiết kế lại không gian đô thị để vừa trữ nước vừa mang lại lợi ích xã hội và môi trường nhiều hơn.

Sơ đồ lọc nước bằng màng Gravity Driven Membrane Filtration

RWH cũng mang lại nhiều lợi ích kinh tế như: giảm khả năng một hộ gia đình rơi vào tình trạng nghèo toàn diện; tăng thu nhập cho trang trại hàng năm và tăng cường an ninh lương thực.

Xử lý và thu gom nước mưa

Một trong những rào cản chính đối với RWH là mối lo ngại về chất lượng nước -  một số quốc gia cho phép thu gom nước mưa cho nhu cầu uống được trong khi các quốc gia khác lại cấm điều đó. Chất lượng nước mưa và dòng chảy trên mái có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như đặc điểm lưu vực, vật liệu lưu trữ và điều kiện môi trường.

Để đảm bảo sử dụng an toàn, nước mưa thường phải được xử lý trước khi tiêu thụ. Các phương pháp khử trùng thường được sử dụng, chẳng hạn như khử trùng bằng clo, khử trùng bằng tia cực tím hoặc xử lý nhiệt. Gần đây hơn, các phương án xử lý sinh học tiên tiến đã được nghiên cứu, bao gồm sử dụng vi khuẩn ăn thịt (predatory bacteria) hoặc thể thực khuẩn để loại bỏ mầm bệnh. Tuy nhiên, hiệu quả của vi khuẩn ăn thịt trong việc khử trùng các mẫu nước mưa có chứa quần thể vi khuẩn hỗn hợp vẫn chưa được nghiên cứu. Xử lý nước mưa bằng phương pháp màng lọc sử dụng áp suất trọng lực của nước và màng siêu lọc có kích thước lỗ 20-40mm (Gravity-driven membrane) cũng đã thu hút được sự chú ý như một giải pháp xử lý nước mưa hiệu quả về mặt chi phí. Cần nghiên cứu sâu hơn để xác nhận tính hiệu quả của các phương pháp xử lý này trong các ứng dụng thực tế và giải quyết các thách thức như khả năng kháng vi sinh vật và tắc nghẽn màng. (membrane fouling).

Tương lai của việc thu gom nước mưa

Mặc dù lợi ích của RWH đã được hiểu rõ nhưng việc triển khai rộng rãi các hệ thống này vẫn chưa đạt hiệu quả cao nhất. Chi phí thường được xác định là rào cản đối với việc lắp đặt RWH,  giải quyết vấn đề này là một bước để tăng mức độ phổ biến của chúng. Ngoài ra, sự tương tác của con người với các hệ thống này có thể sẽ có lợi hơn về tính bền vững của các hệ thống này, trong lâu dài. Cuối cùng, khi định lượng giá trị thành công lâu dài của RWH, điều quan trọng là phải xác định không chỉ số lượng hệ thống được lắp đặt mà còn cả tuổi thọ tổng thể của chúng để đảm bảo hệ thống không bị dỡ bỏ sớm.

Các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào tính chất đa mục đích của RWH trước các tác động môi trường, tài chính và xã hội. Nếu xu hướng nghiên cứu này tiếp tục, chắc chắn việc sử dụng các hệ thống RWH trên toàn thế giới sẽ phát triển; Chính phủ các nước, các tổ chức, cá nhân sẽ hiểu rõ hơn về lợi ích đa dạng của chúng.

ND: Mai Anh

Nguồn: globalwaterforum.org tháng 8/2023