Nhà máy lọc nước thải lớn nhất thế giới tại quận Cam, California: Giải pháp tiềm năng cho Đồng bằng sông Cửu Long
Giới thiệu về Ground Water Replenishment System (GWRS)
Hình 1: Nhóm tham quan GWRS 2025, từ phải KS Phạm Phan Long, BS Ngô Thế Vinh, TS Lê Anh Tuấn (ĐH Cần Thơ), KS Mehul Patel, Executive Director of Operation, KS Ngô Minh Triết, BS Nguyễn Văn Hưng, Th.S Thái Vĩnh Khiêm.
Tại thành phố Fountain Valley, Orange County, California, nhà máy Ground Water Replenishment System (GWRS) là công trình lọc nước thải tiên tiến lớn nhất thế giới, với tổng kinh phí 1 tỷ USD. Đây là dự án kế thừa những thành tựu từ Water Factory 21, được hoàn thành sau 16 năm xây dựng. GWRS xử lý 500.000 m³ nước thải mỗi ngày (130 triệu gallon), cung cấp nước uống tinh khiết cho 2,5 triệu dân, giải quyết nạn xâm mặn và bảo đảm nguồn nước ổn định trước hạn hán – vấn đề tồn tại hơn một thế kỷ tại đây. Orange County, cũng là nơi có cộng đồng người Việt hải ngoại lớn nhất thế giới (chiếm 10% dân số), đã trở thành hình mẫu cho các giải pháp nước sạch toàn cầu.
GWRS là một kỳ tích kỹ thuật, vượt qua nhiều thách thức chưa từng có. Dự án đòi hỏi sự đồng thuận từ cộng đồng để chấp nhận sử dụng nước tái chế từ nước thải. Nhờ chiến dịch truyền thông hiệu quả và tham vấn công khai, cùng cam kết của các chuyên gia về chất lượng nước vượt tiêu chuẩn Direct Potable Reuse (DPR) của California – nghiêm ngặt hơn tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) – GWRS đã giành được niềm tin của người dân. Tiêu chuẩn DPR yêu cầu giảm tải vi rút xuống 1 phần nghìn tỷ và các mầm bệnh như Giardia, Cryptosporidium xuống 1 phần mười tỷ, sạch hơn nhiều so với yêu cầu 1 phần triệu của WHO cho nước mặt hoặc nước ngầm.
Thành tựu và mở rộng của GWRS
Khởi công giai đoạn đầu vào năm 2007 với công suất 265.000 m³/ngày (70 MGD), GWRS được vinh danh là “Kỹ thuật của Thế Kỷ” và nhận giải “ASCE Recycled Water Project of the Year 2008” từ Hiệp hội Kỹ sư Xây dựng Hoa Kỳ. Công trình này do công ty CDM dẫn đầu, với sự tham gia của Moraes/Pham & Associates (MPA) trong thiết kế hệ thống HVAC. Đến năm 2017, GWRS mở rộng lên 100 MGD và đạt 130 MGD vào năm 2023, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng.
Năm 2017, nhóm tác giả đã tham quan GWRS, chứng kiến hoạt động ổn định suốt một thập niên mà không gặp sự cố đáng kể. Nước từ GWRS đạt chất lượng cao, hoàn toàn an toàn để uống. Tuy nhiên, lúc đó, chi phí xây dựng GWRS quá cao khó khả thi cho Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).
Hình 2: Nhóm tham quan GWRS 2017, từ phải Th.S Nguyễn Đăng Anh Thi (Vancouver, Canada), Ms. Becky Mudd, KS Phạm Phan Long, BS Ngô Thế Vinh.
Ngày 13/06/2025, Viet Ecology Foundation phối hợp cùng TS. Lê Anh Tuấn, nguyên Phó Giám đốc Viện Biến đổi Khí hậu DRAGON-Mekong, Đại học Cần Thơ, đã trở lại GWRS. Các giám đốc điều hành, KS. Mehul Patel và KS. Prem Prama, đã tận tình hướng dẫn và chia sẻ tài liệu chuyên sâu (Phụ lục A). Họ đặc biệt quan tâm đến tình trạng “đồng bệnh tương lân” giữa Orange County và ĐBSCL, nơi cùng đối mặt với hạn hán, xâm mặn, và thiếu nước sạch.
Quy trình xử lý nước tại GWRS
Hình 3: Các công đoạn xử lý nước thải của Orange County Sanitation District
Nước thải từ nhà máy xử lý được đưa vào GWRS qua ba công đoạn tiên tiến:
1. Vi lọc (Microfiltration): Loại bỏ hạt nhỏ và chất rắn lơ lửng.
2. Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis): Loại bỏ muối, vi khuẩn, vi rút, và các chất ô nhiễm khác
3. Khử trùng bằng tia UV và hydrogen peroxide: Tiêu diệt vi sinh vật còn lại và phân hủy các hợp chất hóa học vi lượng
Hình 4: Các công đoạn xử lý của nhà máy GWRS
Nước đầu ra đạt chất lượng tinh khiết, an toàn cho uống trực tiếp và bổ sung vào tầng nước ngầm, đồng thời tạo “bức tường chắn ngầm” Talbert Barrier ngăn xâm mặn.
Thách thức chung của Orange County và ĐBSCL
Orange County từng đối mặt với hạn hán nghiêm trọng, mực nước ngầm suy giảm, và xâm mặn tấn công tầng nước ngầm. GWRS đã giải quyết vấn đề này với chi phí 0,78 USD/m³, thấp hơn 0,90 USD/m³ khi nhập nước từ xa.
Hình 5: Bản đồ nước ngầm tại Orange County, USA (Nguồn OCWD)
Tương tự, ĐBSCL không thiếu nước nhưng thiếu nước sạch. Nước mặt tại đây nhiễm muối, phèn, phân bón, và hóa chất nông nghiệp. Lưu lượng sông Mekong ngày càng bất ổn do biến đổi khí hậu, hiện tượng El Nino, và các đập thượng nguồn. Theo Ủy hội Sông Mekong (MRC), dòng chảy ngược vào Biển Hồ năm 2020 chỉ đạt 1,8 tỷ m³, thấp nhất từ 1997, so với mức trung bình 30-50 tỷ m³.
Hiệp định Mekong 1995 thiếu các quy định cụ thể về quản lý hồ chứa thượng nguồn, đặc biệt từ Trung Quốc, gây khó khăn cho ĐBSCL. Trong khi đó, các hồ chứa tự nhiên tại Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên bị đê bao ngăn lũ, làm mất khả năng điều tiết nước. Việc bơm nước ngầm quá mức khiến đất lún, sạt lở, và xâm mặn lan rộng, đẩy ĐBSCL vào tình trạng “tứ bề thọ địch”.
Giải pháp tiềm năng cho ĐBSCL
GWRS có thể là một phần giải pháp cho ĐBSCL. Với nguồn nước sông Tiền và sông Hậu ít ô nhiễm nhiều hơn nước thải sinh hoạt tại Orange County, việc áp dụng công nghệ GWRS cho ĐBSCL sẽ ít hơn về chi phí xây dựng và vận hành. Ước tính sơ bộ cho thấy ĐBSCL cần khoảng 8 tỷ USD để xây dựng hệ thống lọc nước và chống xâm mặn, phục vụ 17-20 triệu dân, dựa trên chi phí GWRS (1 tỷ USD cho 500.000 m³/ngày). Ngân sách 20 tỷ USD đã được Chính phủ Việt Nam phân bổ cho ĐBSCL, cùng với khả năng hợp tác quốc tế, đủ sức thực hiện dự án này.
Hình 7: Địa điểm các giồng cát thuận lợi xây dựng các GWRS
ĐBSCL có các giồng cát hình thành từ phù sa sông Mekong trước khi đổ ra biển, được sóng biển đánh dạt lên bờ, tạo thành các đụn cát hoặc giồng cát chạy song song với đường bờ biển. Đây là khu vực khan hiếm nước ngọt, buộc người dân phải khoan giếng để bơm nước ngầm. Sử dụng cát tự nhiên làm lớp lọc thô, nước mặt được xử lý trước khi dẫn xuống hệ thống. Theo sơ đồ trong Hình 7 của TS. Lê Anh Tuấn và TS. Lê Phát Quới, các địa điểm khảo sát có giồng cát tại ĐBSCL là những vị trí thuận lợi để xây dựng nhà máy GWRS. Hệ thống này có thể lọc thô, loại bỏ các chất rắn lơ lửng trong nước mặt, và xử lý thành nước sạch thông qua các giếng phun, bổ sung tầng vào nước ngầm dự trữ ở đó để sử dụng và tạo bức tường chắn ngầm ngăn xâm mặn.
Các dự án lớn như kênh Nhiêu Lộc, hầm Thủ Thiêm… cho thấy Việt Nam có năng lực kỹ thuật để triển khai GWRS. Tuy nhiên, để vượt qua rào cản chính trị và xã hội, ĐBSCL cần một nhóm lãnh đạo dám thực hiện cuộc cách mạng khoa học môi trường, kết hợp với chiến dịch giáo dục cộng đồng để xây dựng niềm tin vào nước tái chế.
Kết luận
GWRS là minh chứng cho sự thành công của công nghệ và ý chí chính trị trong việc giải quyết khủng hoảng nước sạch. ĐBSCL, với những thách thức tương tự, có thể học hỏi mô hình này để bảo đảm an ninh nguồn nước – yếu tố sống còn của vùng châu thổ. Một nghiên cứu khả thi do Đại học Cần Thơ thực hiện, cùng với sự đồng thuận từ cộng đồng cư dân và lãnh đạo, sẽ là bước đầu tiên để hiện thực hóa giấc mơ “Thánh Gióng” cho ĐBSCL.
Phụ lục A
Tài liệu thuyết trình của GWRS ngày 13/06/2025, do KS. Mehul Patel và KS. Prem Prama soạn thảo, cung cấp thông tin chi tiết về công nghệ lọc nước và giải pháp chống xâm mặn, dành riêng cho Viet Ecology Foundation và nhóm chuyên gia Việt Nam.
Phạm Phan Long, P.E.
Nguồn tham chiếu:
1. Orange County Water District
2. Mekong River Commission
3. Viet Ecology Foundation
4. Hợp tác Đức, BGR Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR).
5. Moraes/Pham & As
