Quản lý tài nguyên nước toàn cầu đang phải đối mặt với những thách thức ngày càng nghiêm trọng. Chất lượng nước ngày càng suy giảm, đặc biệt là tình trạng thiếu oxy, đã khiến nhiều vùng nước rơi vào tình trạng khốn khổ. Cho dù là hồ tự nhiên hay ao nhân tạo, hàm lượng oxy trong nhiều vùng nước đã giảm mạnh, gây ra sự sụp đổ của các hệ sinh thái, đặc biệt đe dọa đến sự tồn tại của các sinh vật thủy sinh.
Chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của sinh vật dưới nước và một trong những yếu tố cơ bản nhất là nồng độ oxy hòa tan (DO).
Khi nồng độ oxy hòa tan trong nước giảm xuống dưới giá trị tới hạn, môi trường thiếu oxy hoặc kỵ khí được hình thành, khiến hệ sinh thái của nguồn nước không còn khả năng hỗ trợ sự sống của sinh vật.
Nhiều loài cá nước và các sinh vật khác cần đủ oxy để tồn tại; ngoài ra, hoạt động của vi khuẩn hiếu khí rất cần thiết cho quá trình phân hủy chất hữu cơ. Nếu nồng độ oxy quá thấp, sự sống còn của các sinh vật dưới nước có thể bị đe dọa.
Việc thiếu oxy trong nước thường do nhiều yếu tố của con người gây ra, bao gồm nhưng không giới hạn ở việc xả nước thải, nước thải nông nghiệp và đánh bắt quá mức dẫn đến xáo trộn nguồn nước.
Cùng với sự phát triển của các hoạt động của con người, nhiều nguồn nước đã bị ô nhiễm, dẫn đến lượng oxy giảm và các nguồn nước chết dần.
Để giải quyết những vấn đề này, việc sục khí cho các nguồn nước đã trở thành một công nghệ then chốt. Sục khí là quá trình tăng hoặc duy trì độ bão hòa oxy trong nước, thường giúp cải thiện chất lượng nước và tăng cường sự sống còn của các sinh vật dưới nước.
Phương pháp sục khí có thể được chia thành hai loại: sục khí bề mặt và sục khí ngầm. Các phương pháp này có đặc điểm và kỹ thuật riêng, phù hợp với nhiều môi trường và nhu cầu khác nhau.
Quá trình sục khí tự nhiên được thực hiện bởi thực vật thủy sinh, giải phóng oxy trong quá trình quang hợp, duy trì mức oxy trong nước. Ngoài ra, gió có thể khuấy động bề mặt nước một cách hiệu quả và thúc đẩy oxy đi vào trong nước.
Thiết bị này rất hiệu quả và thường được sử dụng để sục khí sinh học, chủ yếu trong xử lý nước thải. Chúng có công suất lên tới 250kW và nổi tiếng vì khả năng trộn nước tuyệt vời.
Đài phun nước sử dụng tia nước để đưa oxy vào không khí, nhưng mặc dù đẹp nhưng chúng không thể bao phủ được một vùng nước rộng lớn. Việc sử dụng đài phun nước thường bị hạn chế vì lý do an toàn.
Các thiết bị này hoạt động trên bề mặt nước và không tạo ra hiệu ứng trộn diện rộng như các máy sục khí tốc độ chậm. Chúng chủ yếu ảnh hưởng đến các lớp trên cùng của cột nước.
Sục khí dưới bề mặt làm tăng oxy trong nước bằng cách giải phóng các bong bóng ở đáy nước, các bong bóng này tiếp xúc với nước khi nổi lên, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển oxy. Nhiều công nghệ khác nhau như sục khí phản lực và sục khí bong bóng thô và mịn giúp thực hiện được quá trình này.
Trong một số dự án cải tạo nguồn nước quy mô lớn, chẳng hạn như sông Thames ở London, người ta sử dụng các buồng oxy đặc biệt để giải quyết vấn đề giảm oxy do đường ống nước thải tràn khi mưa lớn. Những khoang này không chỉ giúp bổ sung oxy mà còn cải thiện hiệu quả chất lượng nước sông.
Phần kết luậnViệc thiếu oxy trong các nguồn nước đã trở thành một trong những thách thức lớn đối với việc quản lý tài nguyên nước toàn cầu. Thông qua việc quản lý chất lượng nước hiệu quả, các kỹ thuật sục khí và giảm ô nhiễm, chúng ta có thể khôi phục các hệ sinh thái bị hư hại này. Tuy nhiên, làm thế nào chúng ta có thể cùng nhau ứng phó với thách thức này là vấn đề quan trọng nhất hiện nay?