Dân số toàn cầu tăng lên nhanh chóng với dân số đô thị dự kiến tăng gấp đôi trong vòng 40 năm tới (UNFPA, 2009), và gia tăng các nhu cầu về thực phẩm, nguồn nước và các cơ sở hạ tầng về nước thải. Những thách thức khi nước thải không được quản lý đặt ra trong điều kiện môi trường đô thị, sản xuất lương thực, công nghiệp, y tế, và môi trường có sự liên kết với nhau. Điều quan trọng là nước thải được xử lý khẩn trương và ưu tiên rất cao, trở thành một phần không thể thiếu của quy hoạch đô thị, quản lý tổng hợp lưu vực sông và ven biển.
Sự gia tăng dân số
Dân số thế giới dự kiến sẽ đạt 9,6 tỷ vào năm 2050 (Theo báo cáo của Liên hợp quốc “Viễn cảnh dân số thế giới: nhìn lại năm 2012” công bố ngày 13/6 tại trụ sở Liên hợp quốc ở New York, Mỹ), dẫn đến nhu cầu gia tăng sử dụng nước và tăng nhu cầu về lương thực và các sản phẩm. Lượng tài nguyên nước ngọt luôn có nhưng số lượng sẽ không tăng. Đến năm 2050, nguồn nước trên thế giới sẽ phải hỗ trợ hệ thống nông nghiệp để nuôi sống và tạo sinh kế cho thêm 2,7 tỷ người (UN, 2010).
Dân số đô thị dự kiến sẽ tăng nhanh nhất từ 3,4 tỷ người lên 6,4 tỷ người vào năm 2050 (UNDESA, 2008). Hầu hết các thành phố ở các nước đang phát triển có cơ sở hạ tầng nước thải đã cũ, hoặc không có hoặc không tồn tại, và không thể theo kịp với sự gia tăng dân số. Hiệu quả xử lý cũng đòi hỏi một cơ sở hạ tầng giao thông để ứng phó với sự phát triển số dân và mô hình cư trú không có tổ chức.
Cư dân khu ổ chuột trong thiên niên kỷ mới không còn là vài ngàn trong một vài thành phố trên một lục địa đang công nghiệp hoá nhanh chóng mà là 1/3 cư dân thành phố tức gần 1 tỷ ngườì (chiếm 1/6 dân số thế giới) và dự báo sẽ tăng lên 1,4 tỷ người trong một thập kỷ (UN-HABITAT 2009) tới, có nghĩa là sẽ thêm khoảng 400 triệu người không có đủ điều kiện vệ sinh cơ bản hoặc thiếu nguồn nước cấp tới năm 2020. Hơn 90% cư dân khu ổ chuột ngày nay là ở các nước đang phát triển. Ở tiểu vùng Sahara, Châu Phi, đô thị hoá gần như đồng nghĩa với sự phát triển các khu ổ chuột. Dân số khu ổ chuột của các tiểu vùng sa mạc Sahara gần như đã tăng gấp đôi trong vòng 15 năm qua, đạt gần 200 triệu vào năm 2005 (UNFPA, 2007).
Hiện nay, có khoảng 1,2 tỷ người đang sống trong các khu vực thiếu nước và ước tính con số này tăng lên 3 tỷ người vào năm 2025 khi áp lực về nước và dân số sẽ gia tăng (UNDP, 2006 & DFID, 2008).
Dân số sống tại các lưu vực sông – nơi mà khai thác nước vượt quá 40% khả năng tái tạo
Biến đổi khí hậu
Mối liên quan giữa nước thải và biến đổi khí hậu có thể được nhìn thấy từ 3 khía cạnh: Thứ nhất, thay đổi điều kiện khí hậu dẫn đến thay đổi số lượng và chất lượng nước theo không gian và thời gian, do đó ảnh hưởng đến hoạt động sử dụng nước. Thứ hai, biến đổi khí hậu sẽ đòi hỏi sự thích nghi, về cách quản lý việc xử lý nước thải. Và cuối cùng, xử lý nước thải dẫn đến phát thải khí nhà kính, đặc biệt là CO2, CH4 và N2O.
Biến đổi khí hậu là một thực tế đã và đang tác động đến đời sống hàng ngày của chúng ta (IPCC 2007), có thể ảnh hưởng đến nguồn nước do liên quan đến thời gian và cường độ mưa cũng như ảnh hưởng đến chất lượng nước ở các sông, hồ thông qua sự thay đổi về thời gian và lưu lượng đỉnh lũ cũng như nhiệt độ (IPCC, 2007).
Theo dự đoán, hạn hán và mưa lớn sẽ ảnh hưởng tới các thiết bị xử lý nước thải đã cũ hoặc không hoàn thiện, điều này cho thấy nhu cầu cơ sở hạ tầng cần thiết để ứng phó với những biến động về nước thải. Sự thay đổi về tính an toàn của nguồn nước cấp không chỉ có tác động lớn đến đời sống và sức khoẻ của cộng đồng nghèo nhất – những người phụ thuộc vào nước mưa và nước bề mặt và có xu hướng sống tại các vùng trũng thấp, vùng lũ, nơi dễ lan truyền bệnh, gây tiêu chảy do hệ thống thoát nước và xử lý nước thải không đầy đủ. Tăng cường năng lực để thu gom và trữ nước cũng như sử dụng hiệu quả nguồn nước và tối đa hoá nguồn lực sẵn có sẽ là những chiến lược thích ứng quan trọng.
Biểu đồ gia tăng dân số và tài nguyên nước.
(Nguồn nước trên thế giới sẽ không có nhiều biến đổi nhưng dân số và nhu cầu nguồn nước cấp đang gia tăng nhanh chóng. Việc đáp ứng đủ nhu cầu sẽ đòi hỏi việc đầu tư đúng đắn trong cách chúng ta sử dụng và tái sử dụng nguồn nước của chúng ta như thế nào (UN Water)).
Dân số thế giới sống tại các lưu vực sông với áp lực nghiêm trọng về nước
(Sử dụng nước dưới 1.000 m3/người/năm được coi là chỉ số thể hiện áp lực về nguồn nước)
Những tác động của biến đổi khí hậu đang ngày một nghiêm trọng do sự gia tăng nhanh chóng các đô thị, phá rừng và chăn thả gia súc tại các vùng cao xung quanh thành phố, xây dựng các cơ sở hạ tầng và thiếu thảm thực vật xanh tại các khu vực. Với diện tích bê tông hoá ngày một lớn với các ngôi nhà, toà nhà và các con đường, dẫn đến giảm diện tích thấm nước, kết quả là tạo thành các dòng chảy lớn và ngập lụt trong thành phố, đặc biệt là các khu nhà ổ chuột ở vùng trũng thấp.
Nước thải và việc xử lý nước thải tạo ra khí mê tan, nitơ oxit và các bon dioxit. Đáng chú ý là mê tan có tác động lớn gấp 21 lần so với các bon dioxit với cùng khối lượng. Mặc dù chỉ chiếm một lượng tương đối nhỏ với lượng phát thải toàn cầu, tác động của nước thải và quản lý nước thải đang ngày một gia tăng. Phát thải khí mê tan từ nước thải dự kiến tăng 50% giữa các năm 1990 và 2020, trong khi ước tính phát thải , nitơ oxit (N2O) từ nước thải sẽ tăng 25% giữa năm 1990 và 2020 (IPCC, 2007). Do đó, cần thiết phải điều tra và thực hiện các giải pháp thay thế hạ tầng để xử lý nước thải hiện nay, trong đó cần giảm thiểu phát thải khí nhà kính và tiêu thụ điện năng.