Trước thực trạng thiếu nước sạch nghiêm trọng, nhất là những dân cư vùng bị nước lũ cô lập, đe dọa sức khỏe và tính mạng, Phòng Môi trường thuộc Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường đang triển khai chế tạo thiết bị lọc nước lũ sử dụng vật liệu nano đáp ứng nhu cầu về  nước sạch, mở ra khả năng phục vụ hiệu quả Chiến lược Quốc gia phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai cũng như Chương trình mục tiêu quốc gia về nước sạch và vệ sinh nông thôn.

1. Đặt vấn đề
Công nghệ xử lý nước phục vụ sinh hoạt bằng vật liệu Nano là công nghệ mới và hiện đại nhất hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới. Đối thoại toàn cầu về “Công nghệ Nano và người nghèo: Cơ hội và rủi ro” tổ chức tại Chennai Ấn Độ ngày 10-12/11/2006 đã vẽ lên một bức tranh tổng thể về hiện trạng và các thành tựu ứng dụng công nghệ Nano trong xử lý nước tại các quốc gia trên thế giới. Thông điệp tại đối thoại là: “Công nghệ Nano đang trở thành một lĩnh vực khoa học công nghệ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết một số bất cập của các thiết bị xử lý nước truyền thống...”, các nhà khoa học đã khuyến nghị rằng “Vật liệu Nano có thể làm cho các công nghệ này rẻ hơn, bền hơn và xử lý nước hiệu quả hơn phù hợp với điều kiện các nước đang phát triển” [6].
Các công nghệ xử lý nước trên cơ sở sử dụng vật liệu Nano hiện đang được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới. Một số phương pháp, thiết bị lọc nước chế tạo bằng vật liệu Nano hiện đã có sẵn trên thị trường. Các công nghệ xử lý nước sử dụng vật liệu Nano được chia thành 6 loại chính: (1) Các công nghệ trên cơ sở ống Nano cacbon (2) Các màng lọc, thiết bị lọc Nano và các bộ lọc bằng sợi Nano (3) Các chất hấp phụ vật liệu xốp như gốm xốp, đất sét và các vật liệu khác kích thước nano (4) Các hợp chất Zeolit (5) Các công nghệ dựa trên chất xúc tác kích thước nano và (6) Các phần tử nano từ. [5], [7]
Công nghệ lọc nước đề cập trong bài báo này là công nghệ màng lọc Nano để lọc vi sinh với lỗ màng vật liệu có kích thước Nano mét không cho các chất ô nhiễm có kích thước lớn hơn cỡ nano đi qua trong đó bao gồm cả các vi khuẩn, vi rút [1].
Ngoài hiệu quả cao thì việc sử dụng, vận hành và bảo dưỡng đơn giản cũng là một ưu điểm nổi bật cho các thiết bị xử lý nước sử dụng vật liệu Nano. Với lõi lọc Nano là sản phẩm mang tính độc quyền của Viện, có khả năng lắp ráp phù hợp với một số vỏ và phụ kiện thiết bị lọc có trên thị trường, giúp cho việc sản xuất hoàn thiện thiết bị lọc trở nên đơn giản và phù hợp hơn với điều kiện thực tế của Việt Nam.
Viện nước, Tưới tiêu và Môi trường đã hợp tác với Viện hàn lâm Khoa học tự nhiên Liên Bang Nga để tiếp nhận công nghệ sử dụng vật liệu nano vào xử lý nước cho ăn uống, bước đầu đã cho những kết quả khả quan. [1]
Những tính chất ưu việt của vật liệu lọc Nano chuyển giao từ Liên Bang Nga:
+ Có khả năng lọc những hạt (chất ô nhiễm) kích thước rất nhỏ cỡ nm, có khả nămg hấp phụ những hạt nhỏ (vật liệu nano xử lý Asen, vật liệu USVR...)
+ Có khả năng lọc sạch vi khuẩn và vi rút (màng Nano).
Trên cơ sở đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị  sử dụng vật liệu Nano để  xử lý nước có nhiễm Asen phục vụ cấp nước sinh hoạt nông thôn” đã nghiệm thu và kiến nghị áp dụng nhóm nghiên cứu đã áp dụng kết quả của đề tài để sản xuất thử nghiệm 02 loại thiết bị lọc nước phục vụ vùng lũ. Kết quả của đề tài và các sản phẩm ứng dụng đã đạt giải ba giải thưởng VIFOTEC năm 2010. Các thiết bị lọc được thử nghiệm ở vùng ngập lũ tại tỉnh Ninh Bình và tỉnh Thanh Hóa năm 2010 bao gồm:

 

* Ưu điểm:
+ Thiết bị lọc Nano có khả năng lọc nước lũ thành nước ăn uống trực tiếp, giữ lại các loại muối khoáng tự nhiên và các chất vi lượng trong nước
+ Thân thiện với môi trường: không cần dùng điện, đáp ứng được cấp nước trong điều kiện ngập lũ
+ Hiệu suất sử dụng nước cao: không có nước thải.
* Nhược điểm:
+ Trật tự sắp xếp, kết cấu thiết bị chưa phù hợp
+ Giá thành cao: do chưa làm chủ sản xuất được thiết bị
+ Khả năng cơ động cho vùng ngập lũ chưa cao
Kết quả kiểm nghiệm trong phòng đã cho kết quả khả quan, nước sau lọc đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01: 2009/BYT). Trên cơ sở điều kiện thực tế của vùng ngập lũ, thiết bị lọc nước xách tay và thiết bị lọc nước di động đã được thiết kế, chế tạo và đưa ra kiểm nghiệm ở thực tế và cho thấy hoạt động của thiết bị ổn định, chất lượng nước đạt tiêu chuẩn cho phép.

 
Thiết bị lọc được kiểm nghiệm thực tế tại  Quảng Ngãi mùa lũ năm 2009 (ảnh trái) và Ninh Bình  mùa lũ năm 2010 (ảnh phải).
2. Sơ đồ công nghệ cho thiết bị lọc nước công suất 1,5-2,0 m³/h  và 3,0-4,0 m³/h.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Cấu tạo thiết bị:
- Thiết bị trộn - phản ứng: dạng ống xoắn ruột gà thời gian lưu từ 30 &ndash 60 giây
- Thiết bị lắng: sử dụng thùng bảo vệ thiết bị làm thiết bị lắng thời gian lắng 30 &ndash 45 phút
Bảng 1: Thông số kỹ thuật của thiết bi lắng

TT	Tên thiết bị	Thiết bị lọc 1,5-2m3/h			Thiết bị lọc 3 -4m3/h			Ghi chú
		Dài (cm)	Rộng (cm)	Cao (cm)	Dài (cm)	Rộng (cm)	Cao (cm)
	Thiết bị lắng	120	90	160	140	120	160	Sử dụng khi nguồn nước có lượng cặn lớn (nước lũ)
		1,73 m3			2,69 m3

-   4 thiết bị lọc tương đương với hai cấp lọc (lọc thô và lọc tinh),
Bảng 2: Thông số kỹ thuật của 4 thiết bị lọc

Cấp lọc	Tên thiết bị	Thiết bị lọc 1,5 -2m3/h		Thiết bị lọc 3 -4m3/h		Vật liệu lọc	Chức năng
		Đường kính	Cao	Đường kính	Cao
Lọc thô	TB lọc số 1	D30	160	D40	160	Cát thạch anh, vật liệu lọc đa năng	Chặn các hạt cặn lơ lửng kích thước lớn
	TB lọc số 2	D30	160	D40	160	Than hoạt tính, vật liệu lọc chuyên dụng	Hấp phụ chất ô nhiễm hòa tan, chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, kim loại nặng, clo dư và khử màu, mùi vị trong nước
Lọc tinh	TB lọc số 3	D22	75	D40	75	Vật liệu lọc kích thước 1µm.	Loại bỏ các tạp chất loại bỏ hoàn toàn chất rắn
	TB lọc Nano	3 Cột D13,5	60	6 Cột D13,5	60	Màng Nano kích thước lỗ lọc cỡ nm.	Lọc sạch vi khuẩn và vi rút, các chất vô cơ và hữu cơ đạt 98%, khử bỏ rất có hiệu quả những chất bẩn, khử khuẩn (virus, vi trùng, vi khuẩn) đạt độ vô trùng tuyệt đối 100%, thậm chí khi nồng độ bẩn vi sinh tới 100000 MNP/ 100ml. Nước sau lọc sạch vô trùng, có thể uống ngay. Nhưng vẫn giữ lại tất cả các loại muối khoáng tự nhiên và vi lượng, làm cho nước ngon hơn.

(Kích thước có đơn vị là: cm)

Hướng mở rộng phạm vi ứng dụng của công nghệ:
+ Về công nghệ:
Hoàn thiện thiết kế hệ thống thiết bị lọc nước đảm bảo khả năng lưu động trong điều kiện ngập lũ ở Việt nam:
- Tích hợp các bộ phận trên bộ khung cố định
- Trật tự sắp xếp các công đoạn xử lý đảm bảo phù hợp với đặc trưng nước lũ
- Trang bị các thiết bị, bộ phận điều khiển phù hợp để vận hành trong điều kiện ngập lũ.
+ Về thiết bị:
- Sản xuất lõi lọc lọc Nano: mua vật liệu Nano để làm lõi lọc cho thiết bị.
- Sản xuất khung gắn các bộ phận của thiết bị
- Sản xuất bơm tay
- Đầu tư khuôn sản xuất cốc lọc
- Sản xuất, nội địa hóa các phụ kiện
- Tối ưu kích thước cho các thiết bị công suất lớn phục vụ mục đích lưu động
- Sản xuất các thiết bị xử lý sơ bộ: thiết bị phản ứng, lọc thô
Trên cơ sở điều tra thực tế, Dự án sản xuất 2 loại hình thiết bị gồm: thiết bị lọc xách tay công suất 120 l/h và thiết bị lọc lưu động có thể đạt công suất 1,5-2,0 m³/h  và 3,0-4,0 m³/h.
3. Hiệu quả đạt được.
Thiết bị lọc nước lưu động sử dụng vật liệu Nano đảm bảo nước sau xử lý đạt: QCVN 01: 2009/BYT  - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.
Bên cạnh hiệu quả xử lý nước nhiễm Asen và vi sinh triệt để thì lợi ích kinh tế và khả năng cạnh tranh với các sản phẩm lọc nước trên thị trường là rất lớn. Với các mô hình thiết bị lọc nước công suất nhỏ lắp đặt tại hộ gia đình và thiết bị lọc nước xách tay được sản xuất thử nghiệm có giá thành chỉ bằng 50% -70% giá thành sản xuất ở Nga. Trong trường hợp sản xuất thiết bị trên qui mô công nghiệp, dự kiến giá thành còn giảm xuống thấp hơn 50% giá thành thực nghiệm,  phù hợp với điều kiện kinh tế của người dân Việt Nam.
Thiết bị sản xuất trong nước có thể chủ động cải tiến các thông số kỹ thuật cho phù hợp với các phụ kiện sẵn có trên thị trường. Vật liệu Nano được nhập khẩu, chuyển giao độc quyền từ Cộng hòa Liên Bang Nga sẽ giúp cho thiết bị dự kiến sản xuất sẽ được đăng ký bản quyền, có tính cạnh tranh cao với các thiết bị lọc thông thường trên thị trường nhờ giá thành và chất lượng phù hợp.
4. Khả năng cung cấp ra thị trường.
Nhu cầu của thị trường: Là một nước chịu nhiều thiên tai, đặc biệt là bão lũ, tình trạng thiếu nước sinh hoạt không chỉ xảy ra khi mưa bão, ngập lũ mà cả khi nước lũ đã rút. Người dân Việt Nam đặc biệt là đồng bào miền Trung rất cần có các thiết bị lọc nước như trên để có  nước uống trực tiếp cũng như  nước sinh hoạt. Các ví dụ sau là một minh chứng thực tế về nhu cầu và tính cần thiết phải có các thiết bị lọc nước phục vụ người dân vùng ngập lũ:
- Hai trận lũ lịch sử tại Bắc Trung Bộ năm 2010 đã nhấn chìm hàng nghìn ngôi nhà, hàng vạn ha rau màu, khu nuôi trồng thủy sản... thiệt hại hàng nghìn tỷ đồng. Tại Quảng Bình có hơn 100.000 giếng nước, Thừa Thiên - Huế có hơn 500 giếng nước của nhân dân bị ngập, cần tẩy rửa bằng hóa chất. Gần 70.000 người dân của Hà Tĩnh thiếu nước sạch. Nước sạch tại các vùng nông thôn của Quảng Trị cũng đặc biệt khó khăn. [3]
- Theo Trung tâm quốc gia nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn, trận lũ năm 2010:  “Người dân thiếu nước sạch sinh hoạt, thuốc chữa các bệnh thông thường. Nguy cơ bùng phát dịch bệnh là rất cao nếu việc xử lý, làm sạch môi trường không được quan tâm”.
- Năm 2010 hưởng ứng Lời kêu gọi quốc tế khẩn cấp của Trung ương Hội Chữ thập đỏ Việt Nam và Hiệp Hội Chữ thập đỏ - Trăng lưỡi liềm đỏ quốc tế nhằm giúp đỡ cho những người dân bị ảnh hưởng mưa lũ vừa qua tại Việt Nam, Hội Chữ thập đỏ Australia đã hỗ trợ 1 hệ thống thiết bị lọc nước sạch Nomad trị giá 64.877 AUD (tương đương 1379 triệu đồng ) và cử 2 chuyên gia về nước sạch sang Việt Nam giúp khảo sát và đánh giá về các khả năng hỗ trợ về vệ sinh, nước sạch của Hội Chữ thập đỏ trong các đợt thiên tai lớn. Thiết bị lọc nước Nomad là thiết bị rất thuận tiện và đơn giản trong việc sử dụng, có thể xách tay, vận chuyển một cách dễ dàng đến vùng xa xôi để cung cấp nước sạch cho người dân. [4]
Thiết bị lọc nước phục vụ vùng lũ càng trở nên cần thiết hơn vì hiện nay trên thị trường chưa có thiết bị lọc nước nào phục vụ tối ưu cho nhu cầu nước ăn uống trực tiếp. Mỗi khi có bão lũ xảy ra, Chính phủ phải cấp lương thực và nước uống bằng trực thăng, thuyền đến cho bà con, rất khó khăn và tốn kém. Thiết bị này với các đặc điểm kỹ thuật gọn nhẹ, dễ sử dụng, có thể để trên thuyền hoặc trên xe, lọc trực tiếp từ nước lũ để ăn uống, sẽ trở nên cực kỳ hữu ích và tiện dụng để cung cấp nước cho người dân tại các điểm cứu trợ tập trung hay tại từng các hộ gia đình.
Theo Quyết định số 104/2000/QĐ - TTg- thì “Mục tiêu đến năm 2020: tất cả dân cư nông thôn sử dụng nước sạch đạt tiêu chuẩn quốc gia với số lượng ít nhất 60 lít/người/ngày...” Quyết định cũng nêu rõ “Chọn lọc và cải tiến các công nghệ truyền thống gắn với việc tiếp thu kinh nghiệm quốc tế áp dụng các công nghệ tiên tiến nhằm công nghiệp hoá, hiện đại hoá cấp nước sạch, vệ sinh nông thôn. Khuyến khích nghiên cứu và sản xuất vật tư thiết bị trong nước, tại chỗ phục vụ cho cấp nước và vệ sinh nông thôn”. Công nghệ sản xuất thiết bị lọc nước lưu động sử dụng vật liệu Nano phục vụ cấp nước ăn uống cho vùng ngập lũ miền Trung và Đồng Bằng Sông Hồng sẽ góp phần vào thực hiện mục tiêu chiến lược quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn nói trên.
Tính cạnh tranh của sản phẩm:
Khi lũ lụt xảy ra,  người dân thường được cấp phát cloramin B dùng để khử trùng nước hoặc phèn để lắng trong nước rồi đưa vào sử dụng. Hiện đại hơn là dùng các viên khử khuẩn aquatabs xử lý nước ăn uống hàng ngày cho hộ gia đình và trong các trường hợp cứu trợ khẩn cấp vì thiên tai, bão lụt [2].
Tuy nhiên, các biện pháp xử lý tức thời trên có một nhược điểm là cả cloramin B hay viên aquatabs đều là các hóa chất lắng kết hợp với hóa chất khử trùng. Khi người dân sử dụng quá liều do không được hướng dẫn cụ thể sẽ đưa vào cơ thể một lượng hóa chất lớn, gây ảnh hưởng đến sức khỏe. Hơn nữa việc bảo quản rất khó, hạn sử dụng ngắn. Hiện nay viên aquatabs được nhập khẩu nên vẫn chưa chủ động cung cấp rộng rãi khi có lũ lụt.
Sản phẩm thiết bị lọc nước có nhiều ưu điểm nổi trội, chủ yếu dùng phương pháp lọc loại bỏ chất bẩn, độc hại, vi khuẩn&hellip trong nước lũ, nước đầu ra đảm bảo tiêu chuẩn nước ăn uống. Các thiết bị được thiết kế có thể di chuyển phù hợp với vùng ngập lũ, vận hành bảo dưỡng dễ dàng. Cơ động nhất là khi mà hết lũ vẫn có thể dùng để lọc nước phục vụ ăn uống sinh hoạt. Người dân có thể tự chủ động về nước sạch khi ngập lũ.
Từ những phân tích trên cho thấy thiết bị lọc nước di động dùng cho vùng ngập lũ rất phù hợp với nhu cầu hiện tại về nước sạch của người dân trong mỗi mùa bão lũ, phù hợp với tập quán tập trung tránh bão lũ và văn hóa ”lá lành đùm lá rách” trong lúc khó khăn của người dân Việt Nam. Đây là dấu hiệu tích cực, nhất là đối với vấn đề kinh tế xã hội, an toàn vệ sinh ăn uống với người dân sau vùng lũ tại khu vực miền Trung nói riêng và các vùng ngập lũ nói chung. Từ trước tới nay mỗi khi bão lũ người dân thường chờ đợi viện trợ khẩn cấp của Chính phủ một cách thụ động.  Nhưng khi có các thiết bị lọc nước di động mỗi xã, cụm gia đình, gia đình đều có thể chủ động nguồn nước sạch, giúp người dân ổn định tâm lý, bám trụ chờ lương thực cứu trợ. Nhờ có nước sạch, các bệnh dịch như tả lỵ, tiêu chảy sẽ được hạn chế, giảm thiểu đáng kể và từ đó giảm được áp lực cho các cấp chính quyền trong việc giải quyết hậu quả và cứu trợ trong và sau lũ, đồng nghĩa với việc giảm bớt gánh nặng về thuốc khử trùng, nước sạch, thuốc men và chi phí vận chuyển các loại hàng hóa trên vào các vùng ngập lũ. 
5. Kết luận và kiến nghị.
Thiết bị lọc nước cho vùng bị ngập lũ đã đáp ứng được yêu cầu về chất lượng nước sau khi lọc theo tiêu chuẩn Việt nam (QCVN 01: 2009/BYT). Với nước vùng ngập lũ, điều quan trọng là xử lý, lọc các chất thô trước khi cho vào cột lọc sử dụng vật liệu Nano. Thiết bị lọc áp dụng vật liệu lọc Nano là một trong những công nghệ vật liệu tiên tiến, không chỉ để lọc nước nhiễm Asen, nước nhiễm vi sinh, nước lũ mà còn có thể  xử lý nước thải v.v. Nó chứng tỏ tính ưu việt của vật liệu Nano trong đời sống và hướng tới ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác. Thiết bị lọc nước cho vùng ngập lũ đã được thử nghiệm tại vùng ngập lũ ở tỉnh Quảng Ngãi và Thừa Thiên Huế, bước đầu đạt kết quả khả quan. So sánh với thiết bị lọc nước Nomad của Úc, chất lượng nước đầu ra là như nhau. Với công suất tương đương thì giá thành của Việt nam chỉ bằng 50- 60% của Úc. Hiện nay trên thị trường thiết bị lọc có rất nhiều chủng loại thiết bị lọc nước sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó có nhập ngoại với giá thành khá rẻ nhưng chất lượng thì không có một đơn vị nào kiểm định. Với các mô hình thiết bị lọc này khi được sản xuất hành loạt sẽ thay được thiết bị lọc nhập ngoại.
Để tuyên truyền giới thiệu sản phẩm rất cần hỗ trợ của các cơ quan có liên quan như Văn phòng mạng lưới cộng tác vì nước, Văn phòng chương trình mục tiêu quốc gia nước sạch vệ sinh nông thôn, các sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tạo điều kiện để giới thiệu trong các hội nghị, hội thảo.