›

Khóa luận Đánh giá hiện trạng môi trường nước suối Nà Rược tại huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng ODM-2F xử lý nước cấp cho sinh hoạt

pdf 57 trang thiennha21 13/04/2022 5510
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Đánh giá hiện trạng môi trường nước suối Nà Rược tại huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng ODM-2F xử lý nước cấp cho sinh hoạt", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_danh_gia_hien_trang_moi_truong_nuoc_suoi_na_ruoc_t.pdf

Nội dung text: Khóa luận Đánh giá hiện trạng môi trường nước suối Nà Rược tại huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng ODM-2F xử lý nước cấp cho sinh hoạt

  1. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM VÀNG MÍ SỬ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SUỐI NÀ RƯỢC TẠI HUYỆN YÊN MINH - TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC UF KẾT HỢP VỚI VẬT LIỆU LỌC ĐA NĂNG (ODM-2F) XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Khóa học : 2015 -2019 Thái Nguyên, năm 2019
  2. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM VÀNG MÍ SỬ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SUỐI NÀ RƯỢC TẠI HUYỆN YÊN MINH - TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC UF KẾT HỢP VỚI VẬT LIỆU LỌC ĐA NĂNG (ODM-2F) XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Khoa học môi trường Lớp : K47 – KHMT- N01 Khoa : Môi trường Khóa học : 2015 -2019 Giảng viên hướng dẫn: ThS. Hà Đình Nghiêm Thái Nguyên, năm 2019
  3. i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chuyên đề báo cáo thực tập này em xin gửi đến quý thầy, cô giáo trong khoa Môi trường, trường Đại học Nông Lâm lời cảm ơn chân thành. Đặc biệt, em xin gởi đến Th.S Hà Đình Nghiêm, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành chuyên đề báo cáo thực tập này lời cảm ơn sâu sắc nhất. Đồng thời, em cũng xin được cảm ơn tập thể các Cán bộ nghiên cứu khoa học Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường (LHH VN), Phòng hành chính – tổ chức của Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường, đã hết lòng giúp đỡ em trong thời gian thực tập tại Viện. Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, trong quá trình thực tập, hoàn thiện chuyên đề này em không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cô. Cuối cùng em xin gửi tới tất cả các thầy cô, gia đình, bạn bè lời cảm ơn chân thành nhất. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực hiện Vàng Mí Sử
  4. ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Bảng tổng kết các công nghệ lọc màng Bảng 2.2 : Chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu lọc đa năng ODM-2F Bảng 3.1: Vị trí các điểm lấy mẫu trên suối Nà Rược Bảng 3.2: Phương pháp phân tích mẫu nước suối Nà Rược. 19 Bảng 4.1: Các yếu tố khí hậu chính trong vùng. 23 Bảng 4.2. Kết quả phân tích mẫu nước khe suối trên cao (Đ.1) 30 Bảng 4.3. Kết quả phân tích mẫu nước tại hạ lưu đập thủy nông (Đ.2) 31 Bảng 4.4. Kết quả phân tích mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông đang xây dựng (Đ.4) 32 Bảng 4.5: Phân phối mưa bình quân nhiều năm tại Yên Minh theo tháng (mm) 33 Bảng 4.6: Kết quả nguồn khe suối trên cao (Đ.1) 39 Bảng 4.7: Kết quả phân tích mẫu nước hạ lưu đập thủy nông (Đ.2) 40 Bảng 4.8: Kết quả phân tích mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông (Đ.4) 41
  5. iii DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Vị trí các điểm lấy mẫu nước suối Nà Rược. 19 Hình 4.2: Sơ đồ địa chất thủy văn lưu vực suối Nà Rược 25 Hình 4.3: Chú giải địa chất thủy văn 26 Hình 4.4: Khả năng giữ lại tạp chất (huyền phù, vi khuẩn và virus) 36 của màng lọc UF 36 Hình 4.5: Vật liệu lọc đa năng ( ODM - 2F) 36 Hình 4.6: Sơ đồ công nghệ xử lý nước suối Nà Rược bằng 37 màng siêu lọc UF kết hợp vật liệu lọc đa năng ODM-2F 37 Hình 4.7: Dây chuyền công nghệ (nguyên lý) xử lý nước suối Nà Rược thành nước sinh hoạt cho người dùng thị trấn huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang. 38 38 Hình 4.8 Hệ thống gồm 3 tháp lọc nối tiếp nhau, bên trong chứa vật liệu lọc đa năng do Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường lắp đặt và đang vận hành tại Trạm cấp nước sạch Yên Minh 38 Hình 4.9 Giàn hệ thống 10 màng siêu lọc UF do Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường lắp đặt tại Trạm cấp nước sạch Yên Minh và đang vận hành lọc nước suối thành nước sinh hoạt đạt QCVN 02:2009/BYT 39 Hình 4.10: Hiệu quả xử lý độ đục của suối Nà Rược. 43 Hình 4.11: Hiệu quả xử lý Pecmanganat của suối Nà Rược. 43 Hình 4.12: Hiệu quả xử lý độ cứng của suối Nà Rược. 44 Hình 4.13: Hiệu quả xử lý Coliforms của suối Nà Rược. 44 Hình 4.14: Hiệu quả xử lý E.coli của suối Nà Rược. 45
  6. iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Stt Viết tắt Ghi chú 1 BĐKH Biến đổi khí hậu 2 BNNPTNT Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn 3 BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường 4 BYT Bộ Y Tế 5 COD Nhu cầu oxy hóa học 6 HĐND Hội đồng nhân dân 7 MF Màng tinh lọc 8 NĐ Nghị Định 9 NF Màng lọc nano 10 Ejector Bộ châm Clo 11 ODM-2F Vật liệu lọc đa năng 12 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 13 RO Lọc ngược ( thẩm thấu ngược) 14 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 15 TSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng 16 UF Màng siêu lọc
  7. v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv MỤC LỤC v PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1 1.1.Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.3. Ý nghĩa của đề tài 2 1.3.1. Ý nghĩa về mặt khoa học 2 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Cơ sở lý luận của đề tài 3 2.2. Cơ sở pháp lý 5 2.3. Cơ sở thực tiễn 6 2.3.1.Vai trò của nước đối với cơ thể 6 2.3.2.Các loại ô nhiễm nước 8 2.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam 9 2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 9 2.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 11 2.5 Tổng quan về phương pháp lọc và màng lọc PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 3.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 17 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu 17 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu 17 3.2 Nội dung nghiên cứu 17 3.2.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Yên Minh 17 3.2.2. Hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 17
  8. vi 3.2.3 Đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng (ODM-2F) để xử lý nước cấp cho sinh hoạt 17 3.2.4 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược 17 3.3 Phương pháp nghiên cứu 18 3.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 18 3.3.2.Phương pháp lấy mẫu 18 3.3.3.Phương pháp bảo quản mẫu 19 3.3.4. Phương pháp phân tích mẫu nước 19 3.3.5.Phương pháp so sánh 20 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 21 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Yên Minh 21 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 21 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội của huyện Yên Minh 27 4.2 Hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 29 4.2.1 Đánh giá mức độ ô nhiễm và tải lượng các chất ô nhiễm 29 4.2.2 Kết quả phân tích mẫu nước suối Nà Rược 29 4.2.3 Diễn biến hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 33 4.3 Đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng (ODM-2F) để xử lý nước cấp cho sinh hoạt 34 4.3.1 Nghiên cứu và lựa chọn vật liệu xử lý 34 4.3.2. Sơ đồ công nghệ xử lý 37 4.3.3 Thuyết minh công nghệ xử lý 37 4.4 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược của huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 38 4.4.1 Mô hình xử lý nước suối Nà Rược 38 4.4.2 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược 39 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 5.1. Kết luận 46 5.2. Kiến nghị 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47
  9. 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Hà Giang là tỉnh miền núi cực Bắc nước ta có đường biên giới tiếp giáp với nước Cộng hòa nhân dân Trung Hoa. Diện tích tự nhiên trên 7.900 km2; có 11 đơn vị hành chính cấp huyện và thành phố Hà Giang. Toàn tỉnh có trên 80 vạn người với 19 dân tộc cùng chung sống. Tuy nhiên, do đặc thù về địa hình núi đá vôi, hệ thống sinh thủy không thuận lợi; các khu vực vùng núi đá của Hà Giang luôn thiếu nước vào mùa khô, không chỉ thiếu nước sản xuất mà cả nước sinh hoạt. Đây là khó khăn đã tồn tại lâu dài của tỉnh. Vì nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên không thể thiếu được trong đời sống hàng ngày của con người cũng như trong các hoạt động kinh tế của xã hội. Hiện nay, ngoài việc nghiên cứu sử dụng nguồn tài nguyên nước, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng nước cấp sinh hoạt cần phải được chú trọng, đặc biệt là việc cấp nước sinh hoạt cho đồng bào và chiến sĩ vùng núi cao. Như vậy, nói về vấn đề riêng của đập Nà Rược trước đây là hồ thủy lợi đơn mục tiêu chỉ sử dụng nước từ đập phục vụ cho thủy nông như: nông nghiệp tưới tiêu, hiện nay suối Nà Rược được biến thành hồ đa mục tiêu tức là vừa cấp nước cho nông nghiệp, vừa là cấp cho sinh hoạt Nà Rược là một con suối chảy trong thị trấn huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang. Bắt nguồn từ núi đổ vào sông Bắc Nghè tại thị trấn huyện Yên Minh. Suối Nà Rược là nguồn cung cấp chính cho sinh hoạt và hoạt động sản xuất nông nghiệp cho các khu dân cư hai bên bờ suối. Đối với khu vực thị trấn Yên Minh, nguồn cung cấp nước chính vẫn là nước suối với đặc điểm: lưu lượng dòng chảy nhỏ, không ổn định, bị tác động rõ rệt bởi các yếu tố lũ quét, mưa bão, Đặc biệt chất lượng nước luôn biến động giữa ngày mưa và không mưa. Nồng độ một số chỉ tiêu như TSS, Fe, Mn, có dấu hiệu tăng lên hơn bình thường. Mặt khác địa hình núi cao, phân bố dân cư không tập trung và nguồn điện thiếu thốn là những yếu tố rất bất lợi cho việc cung cấp nước.
  10. 2 Công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng (ODM-2F) để xử lý nước suối Nà Rược – Hà Giang, được xem là mới và được ứng dụng thực tế trong lĩnh vực xử lý nước có hiệu quả kinh tế và đảm bảo chất lượng. Nước sau xử lý đạt QCVN 02:2009/BYT. Hơn nữa, kích thước của hệ thống xử lý nước bằng màng siêu lọc UF và kết hợp vật liệu lọc tương đối nhỏ, không đòi hỏi mặt bằng lắp đặt lớn, nên rất thuận lợi trong lắp đặt tại hiện trường. Thôn Nà Rược, thị trấn Yên Minh tỉnh Hà Giang là một trong những địa phương thiếu nước sinh hoạt trầm trọng. Nhằm giúp người dân sinh sống quanh khu vực thôn Nà Rược giải quyết nhu cầu về nước sinh hoạt, nên đề tài: “Đánh giá hiện trạng môi trường nước suối Nà Rược tại huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng ODM-2F xử lý nước cấp cho sinh hoạt” đã được chọn là khóa luận tốt nghiệp đại học của em. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng môi trường nước suối Nà Rược. - Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho sinh hoạt. 1.3. Ý nghĩa của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa về mặt khoa học - Áp dụng những kiến thức đã học của nhà trường vào thực tế. - Nâng cao hiểu biết thêm về kiến thức thực tế. - Tích lũy kinh nghiệm cho công việc sau khi ra trường. - Bổ sung tư liệu cho học tập. 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn - Phản ánh thực trạng về môi trường nước suối Nà Rược tại huyện Yên Minh, tỉnh Hà Giang. - Tạo số liệu làm cơ sở cho công tác lập kế hoạch xây dựng chính sách bảo vệ Môi trường và Kế hoạch Phát triển Kinh tế - Xã hội của địa phương. - Cảnh báo các vấn đề cấp bách và nguy cơ tiềm tàng về suy thoái ô nhiễm môi trường nước. - Cung cấp nước phục vụ sinh hoạt cho người dân quanh khu vực suối Nà Rược và huyện Yên Minh.
  11. 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở lý luận của đề tài - Khái niệm môi trường: Theo khoản 1 điều 3 luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2014, môi trường được định nghĩa như sau: “ Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật”. - Khái niệm thành phần môi trường: Theo khoản 2 điều 3 luật BVMT năm 2014: “Thành phần môi trường là yếu tố vật chất tạo thành môi trường gồm đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật và các hình thái vật chất khác”. - Khái niệm ô nhiễm môi trường: Theo khoản 8 điều 3 luật BVMT Việt Nam năm 2014: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật” [8]. - Khái niệm Quy chuẩn kỹ thuật môi trường: Theo khoản 5 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Quy chuẩn kỹ thuật môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành dưới dạng văn bản bắt buộc áp dụng để bảo vệ môi trường ”. - Khái niệm tiêu chuẩn môi trường: Theo khoản 6 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Tiêu chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được các cơ quan nhà nước và các tổ chức công bố dưới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường”. - Khái niệm suy thoái môi trường:
  12. 4 Theo khoản 9 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật” [8]. - Khái niệm sự cố môi trường: Theo khoản 10 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Sự cố môi trường là sự cố xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng”. - Khái niệm chất gây ô nhiễm: Theo khoản 11 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Chất gây ô nhiễm là các chất hóa học, các yếu tố vật lý và sinh học khi xuất hiện trong môi trường cao hơn ngưỡng cho phép làm cho môi trường bị ô nhiễm”. - Khái niệm quan trắc môi trường: Theo khoản 20 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Quan trắc môi trường là quá trình theo dõi có hệ thống về thành phần môi trường, các yếu tố tác động lên trường nhằm cung cấp thông tin đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và cấc tác động xấu đối với môi trường” [8]. - Nước và một số khái niệm liên quan: Nước là một phần thiết yếu của cuộc sống. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta đang phải đối mặt với cuộc khủng hoảng nghiêm trọng liên quan đến nguồn nước trên phạm vi toàn cầu mà nguyên nhân chính là do suy giảm hệ sinh thái, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu. Trong tự nhiên nước tồn tại ở cả 3 dạng: rắn, lỏng, khí. Nước đóng băng ở 0C, nước có khối lượng riêng lớn nhất. Nước tham gia vào rất nhiều phản ứng hóa học, ở nhiệt độ bình thường nước không màu, không mùi, không vị. Nguồn nước sinh hoạt: là nước dùng để ăn uống, vệ sinh của con người. Phát triển tài nguyên nước: là biện pháp nhằm nâng cao khả năng khai thác, sử dụng bền vững tài nguyên nước và nâng cao giá trị của tài nguyên nước. Nước sạch quy ước: gồm các nguồn nước sau ( Theo hướng dẫn của Ban chỉ đạo Quốc gia về cấp nước sạch và VSMTNT):
  13. 5 + Nước máy hoặc nước cấp từ các trạm bơm nước. + Nước giếng khoan có chất lượng tốt và ổn định. + Nước mưa hứng và trữ sạch. + Nước mặt ( nước sông, suối, ao) có xử lý bằng lắng trong và tiệt trùng. - Định nghĩa suối: Suối là từ để chỉ những dòng nước chảy nhỏ và vừa, là dòng chảy tự nhiên của nước từ nơi cao xuống chỗ thấp hơn. Suối thường bắt nguồn từ các mạch nước ngầm hoặc từ các hồ nước thiên nhiên trong rừng, núi. Nước suối là loại nước ngọt. Các dòng suối thường khi hợp lại, lớn lên sẽ tạo thành các dòng sông [6]. 2.2. Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ Môi trường: số 55/2014/QH13 đã được Quốc hội khóa 13, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23/6/2014 gồm 20 chương và 170 điều. Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014 có hiệu lực thi hành từ 1/1/2015. - Luật Tài nguyên nước của Quốc hội số 17/2012/QH13 ngày 21/6/2012. - Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước. - Nghị định số 18/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của Chính phủ quy định về quy hoạch bảo vệ môi trường, đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường và kế hoạch bảo vệ môi trường. - Thông tư số 27/2015/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường hướng dẫn thực hiện Nghị định số 18/2015/NĐ-CP quy định về đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường và kế hoạch bảo vệ môi trường. - QCVN 01:2009/BYT- Quy chuẩn Việt Nam về chất lượng nước uống ban hành ngày 17/6/2009. - QCVN 02:2009/BYT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt. - QCVN 08-MT:2015/ BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. - TCVN 5996:1995 – Chất lượng nước – Lấy mẫu. Hướng dẫn lấy mẫu ở sông và suối.
  14. 6 - TCVN 6177:1996 - Chất lượng nước - Xác định sắt bằng phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1,10 - phenantrolin. - TCVN 6179:1996 – Chất lượng nước – Xác định Amoni – Phần 1. Phương pháp trắc phổ thao tác bằng tay. - TCVN 6186:1996 – Chất lượng nước – Xác định chỉ số pemanganat. - TCVN 6187-1,2:1996 – Chất lượng nước – Phát hiện và đếm Escherichia coli và vi khuẩn coliform, vi khuẩn colifrom chịu nhiệt và escherichia coli giả định – Phần 2: Phương pháp nhiều ống (số có xác suất cao nhất). - TCVN 6195:1996 – Chất lượng nước – Xác định Florua – Phương pháp dò điện hóa đối với nước sinh hoạt và nước bị ô nhiễm nhẹ. - TCVN 6185 : 2008 – Chất lượng nước – Kiểm tra và xác định độ màu. - TCVN 6225-3:2011 (ISO 7393-3:1990) về Chất lượng nước - Xác định clo tự do và clo tổng số - Phần 3: Phương pháp chuẩn độ iot xác định clo tổng số. 2.3. Cơ sở thực tiễn 2.3.1.Vai trò của nước đối với cơ thể Nước - nguồn tài nguyên thiết yếu cho cuộc sống của con người, sự phát triển bền vững của mọi quốc gia, là ưu tiên hàng đầu để phát triển bền vững. Nước là yếu tố cơ bản không thể thiếu trong việc duy trì sự sống và mọi hoạt động của con người trên hành tinh. Việc đáp ứng nhu cầu về nước đảm bảo cả về chất lượng và số lượng là một điều kiện tiên quyết để phát triển bền vững. Các số liệu cho thấy con người đang sử dụng nước sạch nhanh hơn mức thiên nhiên có thể cung cấp. Nhiều hệ sinh thái trên trái đất đang dần tiến tới mức suy thoái hoặc bị biến đổi, nguyên nhân là do sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế. Vào năm 2050, với các mô hình sản xuất và tiêu dùng tiêu tốn nhiều tài nguyên thiên nhiên hơn hiện nay, cộng với đó là sự gia tăng dân số thế giới dự kiến chạm tới ngưỡng 9.6 tỉ người, chúng ta sẽ phải cần tới 3 trái đất mới đáp ứng được thói quen sinh hoạt và mức tiêu dùng như hiện tại. Mặt khác, 2/3 dân số thế giới đang sống trong các khu vực bị thiếu nước ít nhất 1 tháng trong một năm. Với tình trạng ô nhiễm ngày càng nặng nề và dân số ngày càng tăng thì nước sạch được dự báo sẽ sớm trở thành một thứ tài nguyên cực kỳ quý giá. Theo cuộc khảo sát hàng năm của Diễn dàn Kinh tế Thế giới, các nhà lãnh đạo đều nhất trí
  15. 7 rằng khủng hoảng nước là nguy cơ hàng đầu trong thập kỷ tới. Nước vô cùng quan trọng đối với cơ thể sống của chúng ta, nước còn quan trọng hơn cả đạm, chất béo, đường, vitamin và muối khoáng. Nếu một người không ăn gì chỉ uống nước có thể sống được 2 tháng nhưng nếu không uống nước chỉ sống được khoảng 1 tuần. Trong cơ thể người chất lỏng chiếm tỷ trọng nhiều nhất, khoảng 60 - 70% tỷ trọng. Chất lỏng trong cơ thể như máu, tuyến dịch limpa là do nước và một số chất khác tạo nên. Đã trở thành dòng sông, kênh rạch, vận chuyển các chất dinh dưỡng đến các bộ phận của cơ thể. Nước tham gia vào việc hình thành các dịch tiêu hóa, giúp con người hấp thụ chất dinh dưỡng, cũng như tạo thành các chất lỏng trong cơ thể, thúc đẩy quá trình trao đổi chất. Nước là chất quan trọng để các phản ứng hóa học và trao đổi chất diễn ra không ngừng trong cơ thể. Nước là một dung môi, nhờ đó tất cả các chất dinh dưỡng được đưa vào cơ thể, sau đó chuyển vào máu dưới dạng dung dịch nước, nước còn giúp cho các phế nang luôn ẩm ướt, có lợi cho việc hô hấp. Nước còn được gọi là dầu bôi trơn của toàn bộ khớp xương trong cơ thể, là một chất hoãn xung trong hệ thần kinh. Vì vậy uống nước không chỉ là để giải khát. Hàng ngày nếu lượng nước nạp vào cơ thể không đủ hoặc bị mất nước do các nguyên nhân như tiêu chảy, nôn mửa sẽ sinh ra mất nước. Thế nhưng không phải ai cũng biết cách uống nước, có người uống nhiều (3 – 4 lít/ngày), có người lại uống quá ít (0.5 lít/ngày). Người uống quá nhiều sẽ gây áp lực cho thận, còn người uống quá ít nước da sẽ khô, tóc gãy, bị táo bón Vai trò của nước đối với đời sống sản xuất: - Đối với đời sống sinh hoạt: nước sử dụng cho nhu cầu ăn uống, tắm giặt, hoạt động vui chơi giải trí như bơi lội - Đối với hoạt động nông nghiệp như: trồng lúa, hoa màu nước là yếu tố không thể thiếu. - Đối với công nghiệp: nước được sử dụng trong quá trình sản xuất giấy, công nghiệp hóa chất và kim loại, xử lý rác thải - Nước có vai trò với các hoạt động nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi, thủy điện. Tóm lại: Đối với con người nước và nước sạch sinh hoạt là nguồn thực phẩm chính. Qua đây chúng ta thấy được tầm quan trọng và vai trò của nước đặc biệt là
  16. 8 nước sạch sinh hoạt. Muốn sử dụng tốt tài nguyên nước đòi hỏi mỗi cá nhân, tổ chức, địa phương, mỗi quốc gia phải sử dụng đầy đủ và hợp lý nguồn tài nguyên vô giá này với công tác quản lý chặt chẽ đúng đắn. 2.3.2.Các loại ô nhiễm nước Nước là một phần thiết yếu của cuộc sống. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta đang phải đối mặt với cuộc khủng hoảng nghiêm trọng liên quan đến nguồn nước trên phạm vi toàn cầu mà nguyên nhân chính là do suy giảm hệ sinh thái, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu. Có nhiều cách phân loại ô nhiễm nước: Dựa vào nguồn gốc ô nhiễm có ô nhiễm do nông nghiệp, công nghiệp hoặc sinh hoạt. Dựa vào môi trường nước có ô nhiễm nước ngọt, ô nhiễm biển và đại dương. Dựa vào tính chất ô nhiễm như ô nhiễm sinh học, hóa học hay vật lý. - Ô nhiễm sinh học của nước: Ô nhiễm nước về mặt sinh học chủ yếu là do sự thải các chất hữu cơ có thể lên men được, các nguồn thải đô thị hay công nghiệp bao gồm các chất thải sinh hoạt, phân, nước rửa của nhà máy đường, giấy sự ô nhiễm sinh học thể hiện bằng sự nhiễm bẩn do vi khuẩn rất nặng. - Ô nhiễm hóa học do chất vô cơ: Do thải vào nước các chất nitrat, photphat dùng trong nông nghiệp và các chất thải do luyện kim và các công nghệ khác như Zn, Cr, Niken, Mn, Cd, Hg là những chất độc cho thủy sinh vật. - Ô nhiễm do các chất hữu cơ tổng hợp: Ô nhiễm chủ yếu do hydrocacbon, nông dược, các chất tẩy rửa. - Ô nhiễm vật lý: Các chất rắn không tan khi được thải vào nước làm tăng lượng chất lơ lửng, tức là làm tăng độ đục của nước. Các chất này có thể là vô cơ hay hữu cơ, có thể đucợ vi khuẩn ăn. Sự phát triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác lại càng làm tăng sự xuyên thấu của ánh sáng. Nhiều chất thải công nghiệp có chứa các chất có màu, hầu hết là màu hữu cơ, làm giảm giá trị sử dụng của nước về mặt y tế cũng như thẩm mỹ.
  17. 9 2.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam 2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Vấn đề ô nhiễm là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh đương thời. Khủng hoảng nước đang hoành hành cả hành tinh. Trong thập niên 60, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng với nhịp độ đáng lo ngại. Tiến độ ô nhiễm nước phản ánh trung thực tiến độ phát triển kỹ thuật. Ví dụ: Ở Anh vào thế kỷ 19 sông tamise rất sạch nhưng vào giữa thế kỷ 20, nó đã trở thành cống lộ thiên. Các con sông khác cũng có tình trạng tương tự trước khi người ta đưa ra biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt. Nước Pháp rộng hơn, công nghiệp phân tán và nhiều sông lớn hơn nhưng vấn đề không khác là bao. Ở Hoa Kỳ tình trạng thảm thương xảy ra ở bờ phía đông và nhiều vùng khác. Vùng Đại hồ bị ô nhiễm nặng, trong đó hồ Erie, Ontario đặc biệt nghiêm trọng. Trong những năm qua, những ảnh hưởng môi trường khác nhau đối với hệ sinh thái, đời sống hàng chục triệu người, với nhiều quốc gia trên những dòng sông lớn như Mekong, Danube, đã trở thành mối quan hệ lớn giữa các dòng sông và trong vùng sông Mekong vẫn đang trong quá trình thương thảo. Ngoài ra trên thế giới cũng đang xảy ra tranh chấp, đấu tranh gay gắt thậm chí là đổ máu để giành giật, bảo vệ nguồn nước quý giá và trong lành giữa các nước, đặc biệt ở Trung Quốc, Châu Phi. Trung bình mỗi ngày trên trái đất có khoảng 2 triệu tấn chất thải sinh hoạt đổ ra sông hồ và biển cả. Có 70% lượng chất thải công nghiệp không qua xử lý trực tiếp đổ vào các nguồn nước tại các quốc gia đang phát triển. Đây là thống kê của Viện Nước quốc tế (SIWI) được công bố tại Tuần lễ Nước thế giới khai mạc tại Stockholm – Thụy Điển ngày 05/9. Thực tế trên khiến nguồn nước dùng trong sinh hoạt của con người bị ô nhiễm nghiêm trọng. Một nửa số bệnh nhân nằm viện ở các nước đang phát triển là do không được tiếp cận những điều kiện vệ sinh phù hợp và các bệnh liên quan đến nước. Thiếu vệ sinh và thiếu nước sạch là nguyên nhân gây cảnh báo trong 15 năm tới sẽ có gần 2 tỷ người phải sống tại các khu vực khan hiếm nguồn nước và 2/3 dân cư trên hành tinh có thể bị thiếu nước.
  18. 10 Các con sông ở lục địa châu Á là nơi ô nhiễm nặng nề nhất. Hàm lượng chì trong các con sông này được tìm thấy cao hơn 20 lần so với các hồ chứa của các nước công nghiệp ở các châu lục khác. Số lượng vi khuẩn được tìm thấy ở những con sông này (từ chất thải của con người) rất cao, có thể gấp ba lần so với mức trung bình của thế giới. Ở Ireland, phân bón hóa học và nước thải là những chất gây ô nhiễm nước chính. Khoảng 30% các con sông ở đất nước này bị ô nhiễm. Ô nhiễm nước ngầm là một vấn đề nghiêm trọng ở Bangladesh. Asen là một trong những chất gây ô nhiễm chính ảnh hưởng đến chất lượng nước ở quốc gia này. Có khoảng 85% tổng diện tích của Bangladesh là nguồn nước ngầm đã bị ô nhiễm. Điều này có nghĩa là hơn 1,2 triệu công dân của đất nước này phải đối mặt với tác hại của nước bị nhiễm asen. Tình hình ô nhiễm nguồn nước ở Mỹ có những dấu hiệu không khác xa so với thực trạng ô nhiễm môi trường nước trên Thế Giới. Cần lưu ý rằng khoảng 40% các con sông ở Hoa Kỳ đều đã bị ô nhiễm. Vì lý do này, bạn không thể sử dụng nước từ những con sông này để uống, tắm hoặc bất kỳ hoạt động nào như vậy. Có khoảng 46% hồ ở Hoa Kỳ là không phù hợp để duy hoạt động sống thủy sinh. Các chất gây ô nhiễm trong nước từ ngành xây dựng bao gồm: xi măng, thạch cao, kim loại, đá mài, v.v. Những vật liệu này có hại hơn nhiều so với chất thải sinh học [4]. Ô nhiễm nhiệt nước do dòng nước nóng từ các doanh nghiệp công nghiệp ngày càng gia tăng. Nhiệt độ nước tăng là mối đe dọa đối với cân bằng sinh thái. Nhiều cư dân dưới nước mất mạng vì ô nhiễm nhiệt. Thoát nước do mưa là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước. Các chất thải, như dầu, hóa chất thải ra từ ô tô, hóa chất gia dụng, v.v., là những tác nhân chính gây ô nhiễm từ khu vực thành thị. Phân khoáng và phân hữu cơ và dư lượng thuốc trừ sâu chiếm phần lớn các chất ô nhiễm. Sự cố tràn dầu ở biển là một trong những vấn đề toàn cầu chịu trách nhiệm về ô nhiễm nước quy mô lớn. Hàng ngàn cá và các sinh vật dưới nước khác chết vì sự cố tràn dầu hàng năm. Ngoài dầu còn có một số các loại chất thải rất khó phân hủy được tìm thấy trên biển như các túi ni - long, nhựa, cao su, Sự thật về thực trạng ô nhiễm nguồn nước trên thế giới nói về một vấn đề thế giới sắp xảy ra [4].
  19. 11 2.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Tổng lượng nước mặt trên biển đến lãnh thổ trên một năm là : 830 – 840 tỷ m³, trong đó: Nội sinh là 310 – 315 tỷ m³ chiếm 37%, Ngoại sinh là 520 – 525 tỷ m³ chiếm 63%. Tài nguyên nước ở Việt Nam khá dồi dào và phong phú, với 2372 con sông (với độ dài con sông hơn 10km). Tổng diện tích lưu vực sông là 1.1167.000 km², trong đó phần lưu vực nằm ngoài lãnh thổ là 835,442 km², chiếm đến 72%. Có 13 sông chính và sông nhánh lớn có diện tích lưu vực từ 10.000 km² trở lên; 166 sông có diện tích lưu vực dưới 10.000 km². Việt Nam là một quốc gia có lượng mưa trung bình năm khá lớn tới trên 2000mm. 3/4lãnh thổ là đồi núi với độ che phủ rừng hiện khoảng 29%, mạng lưới sông, suối, đầm, hồ, ao, kênh mương khá dày đặc và có nước quanh năm. Nhờ đó tài nguyên nước nhìn chung tương đối: hàng năm lượng nước mặt sản sinh nội địa đạt 32,5 tỷ m³/năm, nếu kể cả lượng nước từ bên ngoài lãnh thổ chảy vào khoảng 889 tỷ m³/năm, nước dưới đất trữ lượng tiềm năng khoảng 48 ty m³/năm (trầm tích bờ rời: 12,6: đá lục nguyên: 7,31; đá phun trào: 2,11; đá xâm nhập: 8,05; đá cacbonat: 2,4; đá biến chất: 7,79 và đá hỗn hợp: 7,75). Với mạng lưới sông ngòi dày đặc như vậy rất thuận lợi cho phát triển kinh tế, xã hội của đất nước. Trong đó, có nền sản xuất nông nghiệp sử dụng nhiều nước nhất, dùng cho việc tưới lúa và hoa màu và dùng trong sinh hoạt hàng ngày. Tuy nhiên việc sử dụng nông dược và phân bón hóa học ngày càng góp phần làm gia tăng mức độ ô nhiễm môi trường nông thôn và môi trường nước ngầm của khu vực đó. Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nước, như sự gia tăng dân số, mặt trái của quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu: nhận thức của người dân về vấn đề môi trường còn chưa cao Đáng chú ý là sự bất cập trong hoạt động quản lý, bảo vệ môi trường. Nhận thức của nhiều cấp chính quyền, cơ quan quản lý, tổ chức và cá nhân có trách nhiệm về nhiệm vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc và đầy đủ; chưa thấy rõ ô nhiễm môi trường nước là loại ô nhiễm gây nguy hiểm trực tiếp, hàng ngày và khó khắc phục đối với đời sống con người cũng như sự phát triển bền vững của đất nước. Các quy định về quản lý và bảo vệ môi trường nước còn thiếu (chẳng hạn
  20. 12 như chưa có các quy định và quy trình kỹ thuật phục vụ cho công tác quản lý và bảo vệ nguồn nước). 2.5 Tổng quan về phương pháp lọc và màng lọc Lọc màng là một trong những kỹ thuật khá mới được phát triển và ứng dụng trong công nghệ xử lý nước tự nhiên và nước thải trong gần 30 năm trở lại đây. Phương pháp lọc màng có nhiều ưu điểm về phương diện kỹ thuật, quy mô sản xuất và giá thành hoạt động. Phạm vi áp dụng của kỹ thuật màng khá rộng, loại bỏ gần như tất cả tạp chất: chất huyền phù, chất keo, nhũ tương, hữu cơ hòa tan, các ion có kích thước nhỏ. Màng hoạt động như một hàng rào chắn đối với dòng chảy của một hỗn hợp gồm chất lỏng và các cấu tử trong đó. Lọc là quá trình tách chất rắn (cặn lơ lửng) ra khỏi nước. Khi nước có lẫn tạp chất lở lửng đi qua môi trường vật liệu lọc, có thể cặn được giữ lại cho nước đi qua, kết quả là thu được nước trong không chứa hoặc chứa rất ít cặn lơ lửng. Người ta phân loại các phương pháp màng lọc chủ yếu dựa vào bản chất vật liệu lọc và phương pháp thực hiện quá trình lọc. Màng siêu lọc UF (Ultra Filter) : Lọc màng là giải pháp dùng màng lọc kỹ thuật nhằm loại bỏ nhiều loại phân tử lớn, tách ly các ion tồn tại dưới dạng muối khoáng hòa tan bằng cách dùng áp lực của máy bơm đẩy nước qua màng bán thấm. Nhằm loại bỏ vi khuẩn, virus, huyền phù, chất hữu cơ và các chất không mong muốn khác trong nước, người ta sử dụng các loại màng lọc sau: màng lọc MF, màng lọc UF, màng nano, và thẩm thấu ngược. Thông thường màng lọc được phân loại theo kích thước lỗ màng. Màng lọc MF có kích thước lỗ khoảng 0,1 - 1µm, màng UF là 0,001 – 0,1 µm, còn màng NF và RO có kích thước lỗ nhỏ hơn rất nhiều so với MF và UF. Do đó, quá trình MF và UF có thể có độ thấm cao hơn với áp suất sử dụng nhỏ hơn so với quá trình NF và RO. Hơn nữa, với cơ chế tách loại, màng áp suất thấp (MF và UF) có thể xem như một cái rây lọc, cấu tử có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng của màng sẽ bị giữ lạiMàng siêu lọc sợi rỗng thẩm thấu (UF): Màng lọc UF (Ultra Filtration) hay còn gọi là màng siêu lọc sợi rỗng thẩm thấu, mỗi sợi màng có dạng hình ống, màu trắng, khi lọc cho phép nước đi từ ngoài vào trong lòng ống nhờ áp lực dòng chảy của nước, khi ta bịt một đầu ống lại hoặc uốn ống theo hình chữ (U). Dưới áp lực dòng chảy của nước sẽ thấm qua các mao dẫn có kích thước khoảng từ 0,1~0,001micromet (µm). Với kích thước từ 0,1~
  21. 13 0,001micron (µm) màng lọc UF có thể lọc sạch 100% các tạp chất, loại bỏ dầu, mỡ, hydroxit kim loại, chất keo, nhũ tương, chất rắn lơ lửng, và hầu hết các phân tử lớn từ nước và các dung dịch khác như (phấn hoa, tảo, kí sinh trùng, virut, và vi trùng gây bệnh ) và đặc biệt là có thể triệt tiêu được vi khuẩn tới 99.9% (dường như không còn vi khuẩn). Các phân tử có kích thước lớn hơn như các loại tạp chất, virus, vi khuẩn sẽ bị giữ lại và thải xả ra ngoài. Điều này cho phép tạo khả năng tự xả bẩn của màng UF bằng cách lắp van tự động xả thải theo thời gian làm việc của màng. Công nghệ siêu lọc (UF) dùng áp suất thấp để loại bỏ những phân tử có kích thước lớn ra khỏi nguồn nước. Dưới một áp suất 1.5~3kgf/cm², nước tinh, muối khoáng và các phân tử ion nhỏ hơn lỗ lọc (0.1 - 0.001 micron) sẽ “chui” qua màng dễ dàng để tạo ra một nguồn nước tinh khiết. Công nghệ màng siêu lọc UF áp dụng để cấp nước và xử lý nước thải. Việc áp dụng màng lọc siêu lọc (UF) được nghiên cứu rộng rãi và đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng tại các nước như Mỹ, Nhật . Hiện nay theo xu thế phát triển công nghệ mới, màng siêu lọc (UF) là công nghệ lọc cung cấp một giải pháp hợp lý cho các dây chuyền sản xuất thực phẩm và đồ uống, cung cấp nguồn nước ăn uống hàng ngày vô hạn cho người dùng. Chất lượng nước rất cao sau khi lọc qua màng UF dùng cho việc sản xuất nước khoáng, nước hoa quả, nước tăng lực. Vậy nên, các nhà khoa học đã đề xuất áp dụng màng siêu lọc (UF) trong giải pháp để giải quyết vấn đề về nước sạch. Bảng 2.1: Bảng tổng kết các công nghệ lọc màng Kích Áp suất Chi phí Màng lọc thước lỗ làm việc Khả năng xử lý sản xuất rỗng (µm) (bar) Độ đục, chất lơ lửng, huyền phù, MF chất keo, men, phân tử, vi khuẩn (Micro 0,1- 1,0 0,1 – 2 hoặc chất rắn hoà tan có kích Thấp Filter) thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng ; UF Như MF, ngoài ra còn giữ được (Ultra Filter vi rút, proteins có khối lượng Trung 0,01- 0,1 1 – 10 – được sử mol nhỏ, enzymes, bình dụng ) carbohydrates,
  22. 14 Kích Áp suất Chi phí Màng lọc thước lỗ làm việc Khả năng xử lý sản xuất rỗng (µm) (bar) UF Như MF, ngoài ra còn giữ được (Ultra Filter vi rút, proteins có khối lượng Trung 0,01- 0,1 1 – 10 – được sử mol nhỏ, enzymes, bình dụng ) carbohydrates, NF Như UF, ngoài ra còn giữ được 0,001- (Nano 5 - 20 phân tử muối hoá trị thấp, các Cao 0,01 Filter) chất khoáng, protein, gelatin RO Gần như hoàn toàn, chỉ còn (Lọc 10 – 100 nước nguyên chất. Rất cao 0,001 ngược) Vật liệu lọc đa năng ODM-2F: Có rất nhiều vật liệu lọc nước đa năng trên thị trường. Trong Đề tài luận văn này, vật liệu lọc đa năng ODM – 2F được sử dụng. Vật liệu lọc đa năng ODM - 2F (Xuất xứ: Nga) là sản phẩm xuất sứ thiên nhiên (thành phần chính là diatomit, zeolit, bentonit) được hoạt hóa ở nhiệt độ cao, đưa vào ứng dụng từ năm 1998 trong nhiều công trình ở Nga, Ukraina, Uzbekistan và nhiều quốc gia khác. Sử dụng tại Việt Nam từ năm 2002. - Đặc tính: là chất hấp phụ, hấp thụ và là vật liệu lọc đa năng. - Thành phần hóa học cơ bản: SiO2 ≤ 84% ; Fe2O3 ≤ 3.2% ; Al2O3 + MgO + CaO = 8% - Đặc tính kỹ thuật (xem Bảng 4.7) Bảng 2.2: Chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu lọc đa năng ODM-2F Chỉ tiêu Đơn vị Thông số Kích thước hạt mm 0,8 – 2,0 Tỷ trọng kg/m3 650 Diện tích bề mặt m2/g 120 – 180 Độ xốp % 70 Dung lượng hấp thụ g/g 1,3
  23. 15 Độ ngậm nước % 90 – 95% Vật liệu lọc đa năng ODM-2F có thể thay thế đồng thời cả cát thạch anh, hạt xúc tác và than hoạt tính trong quy trình công nghệ xử lý nước phèn và nước thải. Sản phẩm được chứng nhận an toàn cho sử dụng trong cấp nước sinh hoạt và ăn uống. Khả năng ứng dụng: - Nâng và ổn định độ pH của nước trong khoảng 6.5 – 8.0 - Làm xúc tác quá trình khử sắt (Fe < 35 mg/l). - Giảm hàm lượng nitrogen (nitrit, nitrat, amoni), photphat (20 – 50% tùy theo tốc độ lọc từ 4 – 7 m/giờ), có khả năng khử asen, khử Flo trong nước (tác dụng tương tự hạt xúc tác Alumina). - Giảm hàm lượng một số hợp chất hữu cơ có trong nước. - Khử các kim loại nặng như đồng, kẽm, crom, niken. - Giảm hàm lượng dầu (hấp thu khoảng 90mg dầu/g hạt) - Khử các chất phóng xạ. Ưu điểm của ODM-2F: - Có thể kết hợp nhiều công đoạn xử lý như xúc tác, tạo bông, lọc cặn trong cùng một thiết bị. - Tăng độ an toàn cho chất lượng nước sau xử lý. - Vận hành đơn giản. - Giá cả thấp hơn nhiều so với các loại chất hấp phụ khác. - Có thể thay thế các loại vật liệu lọc đang được sử dụng mà không cần thay đổi cấu trúc bể lọc. - Lượng nước rửa lọc thấp hơn các loại vật liệu khác. - Không cần sục gió. Phạm vi ứng dụng của ODM-2F: - pH đầu vào ≥ 6.0. Trong trường hợp pH < 6 nên lọc kết hợp với hạt nâng pH (LS) hoặc nâng pH bằng hóa chất (pH tối ưu cho quá trình khử sắt là 6,5). Hàm lượng sắt đầu vào ≤ 35mg/l - Vận tốc lọc: 5 – 20 m/h. Có thể sử dụng trong các bể lọc hở hoặc bể lọc áp lực. Hướng lọc từ trên xuống.
  24. 16 - Hạt ODM-2F không cần hoàn nguyên (ngoại trừ quy trình khử Flo). Sau một thời gian sử dụng khoảng 3 – 5 năm (tùy theo chất lượng nước nguồn và yêu cầu xử lý) cần thay mới hạt. Những điểm cần chú ý khi sử dụng: - Vận tốc lọc và chiều dày lớp vật liệu lọc ODM-2F sẽ được điều chỉnh theo hàm lượng sắt hoặc các chất ô nhiễm có trong nguồn nước. - Để xử lý nước ngầm nên bố trí thiết bị làm thoáng, sục khí hoặc ejector phía trước bể lọc để cấp thêm oxy cho quá trình oxy hóa sắt. - Để tăng hiệu quả xử lý đối với nước nguồn có độ pH thấp, nên sử dụng kết hợp với hạt nâng pH (LS). Độ dày lớp hạt LS được điều chỉnh theo độ pH của nước nguồn và tốc độ lọc (tham khảo phần hướng dẫn sử dụng hạt LS). Hoặc sử dụng kèm các hóa chất nâng pH như NaOH, Na2CO3, vôi. - Để tạo độ trong cho nước cần bố trí phía dưới lớp ODM-2F một lớp cát thạch anh có độ dày khoảng 0.2 – 0.3m - Trong các thiết bị khử sắt hàm lượng cao trên 5mg/l: nên bố trí chiều cao lớp ODM-2F tối thiểu là 0.8m, vận tốc lọc không vượt quá 20m/h. Hiệu quả xử lý sẽ tốt hơn sau khi vận hành 3 – 4 ngày (thời gian đầu để tạo lớp màng xúc tác trên bề mặt hạt). - Trong trường hợp nước ngầm chứa sắt ở dạng phức hữu cơ, có thể châm thêm một ít chlorine phía trước bể lọc ODM-2F. - Hạt ODM-2F có khả năng xử lý dầu trong nguồn nước có nồng độ dầu đến 20 mg/l. Khả năng hút dầu của hạt là 90 mg/g. - Cần rửa sạch hạt ODM-2F trước khi đưa công trình vào sử dụng. - Rửa lọc định kỳ bằng quy trình rửa ngược. Chu trình rửa lọc 1 – 2 lần/ngày đêm. Cường độ nước rửa để đảm bảo độ giản nở của lớp vật liệu lọc đạt 30% là 10l/s.m2. Thời gian rửa lọc 15 -20 phút. Không cần sục gió.
  25. 17 PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu - Hiện trạng môi trường nước suối Nà Rược - Công nghệ xử lý nước cấp cho sinh hoạt 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu hiện trạng môi trường nước Suối Nà Rược tại huyện Yên Minh, tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho sinh hoạt 3.2 Nội dung nghiên cứu 3.2.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Yên Minh 3.2.2. Hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang - Đánh giá mức độ ô nhiễm và tải lượng các chất ô nhiễm - Kết quả phân tích mẫu nước suối Nà Rược - Diễn biến hiện trạng nước suối Nà Rược 3.2.3 Đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng (ODM-2F) để xử lý nước cấp cho sinh hoạt - Nghiên cứu và lựa chọn vật liệu xử lý - Sơ đồ công nghệ - Thuyết minh công nghệ xử lý 3.2.4 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược - Mô hình xử lý nước suối Nà Rược - Hiệu quả xử lý nước suối
  26. 18 3.3 Phương pháp nghiên cứu. 3.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp Một trong những văn liệu quan trọng được kế thừa là Tập III: Báo cáo khí tượng thủy văn - thủy nông - Công trình thủy nông Nà Rược (Đỗ Anh Đức và Đào Đức Thuần). - Số liệu của Đài khí tượng thủy văn Hà Giang và Trạm đo mưa nhân dân, huyện Yên Minh. - Báo cáo nghiên cứu khoa học của TS. Nguyễn Phú Duyên ( Chủ tịch HĐKH, Phó Viện trưởng - Viện Kỹ thuật và Công Nghệ Môi trường – Liên hiệp các Hội Khoa Học và Kỹ Thuật Việt Nam - LHH VN). 3.3.2.Phương pháp lấy mẫu Bảng 3.1: Vị trí các điểm lấy mẫu trên suối Nà Rược STT Kí hiệu Vị trí điểm lấy mẫu Ghi chú Lấy tại nguồn khe suối trên cao cách Điểm Thời gian lấy mẫu 1 Trạm cấp nước sạch Yên Minh 300m. Tọa (Đ.1) 26/08/2018. độ 23006’27,378” và 105008’56,8464”. Lấy tại hạ lưu đập thủy nông cách Trạm Điểm Thời gian lấy mẫu 2 cấp nước sạch Yên Minh 600m. Tọa độ (Đ.2) 26/08/2018. 105o 8' 37,1724" và 23o 6' 31,4532". Lấy mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông Điểm đang xây dựng, cách Trạm cấp nước sạch Thời gian lấy mẫu 3 (Đ.4) Yên Minh 500m. Tọa độ 105o 08' 26/08/2018. 37,6224" và 23o 06' 29,0844".
  27. 19 Vị trí đập thủy nông § 2 Ranh giới lưu vực suối Nà Rược § 4 NGUåN KHE SUèI TR£N CAO TR¹M CÊP N¦íC S¹CH Y£N MINH Điểm Đ.1 Hồ Nà Rược Hình 3.1: Vị trí các điểm lấy mẫu nước suối Nà Rược. 3.3.3.Phương pháp bảo quản mẫu. Mẫu được bảo quản theo TCVN 5993-1995. Toàn bộ thuốc thử hóa chất bảo quản mẫu phải đạt độ tinh khiết phân tích hoặc tốt hơn và được ghi chép dán nhãn rõ ràng dùng cho loại mẫu nào khi ra hiện trường để tránh sự nhầm lẫn. Khi mang mẫu về phòng thí nghiệm nếu không thể phân tích ngay thì cần bảo quản mẫu trong điều kiện tránh sự nhiễm bẩn từ bên ngoài cũng như bất kỳ sự thay đổi nào về hàm lượng của chất cần xác định. Mẫu cần được bảo quản lạnh và tối thiểu ở nhiệt độ từ 2 - 50C. Nếu bảo quản lâu hơn phải giữ ở nhiệt độ - 200C, trước khi phân tích phải để mẫu tan hết đá, bảo đảm tính đồng nhất của mẫu, mẫu cần được mã hóa và nhận dạng để tránh nhầm lẫn. Tất cả 3 mẫu nước suối vùng nghiên cứu được lấy và phân tích tại Phòng thí nghiệm của Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường (được cấp chứng nhận VILAS 995 của Bộ KH và CN, chứng nhận VIMCERTS 112 của Bộ TN và MT). 3.3.4. Phương pháp phân tích mẫu nước. Bảng 3.2: Phương pháp phân tích mẫu nước suối Nà Rược. STT Chỉ tiêu Phương pháp phân tích 1 Màu TCVN 6185:2008 2 Mùi Cảm quan 3 Độ đục SMEWW 3120B:2012 4 Clo dư TCVN 6225-3:2011 5 pH TCVN 6194:2011
  28. 20 6 Amoni TCVN 6179-1:1996 7 Sắt TCVN 6177:1996 8 Chỉ số Pecmanganat TCVN 6186:1996 9 Độ cứng TCVN 6224:1996 10 Clorua TCVN 6194:1996 11 Florua SMEWW 4500F-.B&D:2012 12 Asen SMEWW 3113B:2012 13 Coliforms TCVN 6187-1,2:1996 14 E.coli TCVN 6187-2:1996 3.3.5.Phương pháp so sánh. Kết quả phân tích được so sánh với QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.Giới hạn I: Áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước.
  29. 21 PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Yên Minh 4.1.1 Điều kiện tự nhiên  Lịch sử hình thành: Yên Minh là huyện vùng cao của tỉnh Hà Giang, cách thành phố Hà Giang 100 km về phía Đông Bắc, là huyện nằm ở trung tâm trên địa bàn Công viên địa chất toàn cầu Cao nguyên đá Đồng Văn. Ngày 21/10/1982, Hội đồng Bộ trưởng (nay là thủ tướng Chính phủ) ban hành quyết định số 179/HĐBT, tách 4 xã: Phú Lũng, Thắng Mố, Sủng Cháng, Sủng Thài của huyện Đồng Văn để sáp nhập vào huyện Yên Minh. Hiện nay, Yên Minh có 17 xã và 1 thị trấn, gồm: Thị trấn Yên Minh và các xã: Thắng Mố, Phú Lũng, Sủng Tráng, Bạch Đích, Na Khê, Sủng Thài, Hữu Vinh, Lao Và Chải, Mậu Duệ, Đông Minh, Mậu Long, Ngam La, Ngọc Long, Đường Thượng, Lũng Hồ, Du Tiến, Du Già. Từ 1991 đến nay, Yên Minh là huyện của tỉnh Hà Giang.  Vị trí địa lý: Tọa độ địa lý của huyện Yên Minh nằm trong khoảng từ 22016’12” đến 22052’35” vĩ độ Bắc, 104057’21” đến 105023’15” kinh độ Đông. Phía Bắc giáp Trung Quốc, phía Nam giáp tỉnh Cao Bằng và huyện Bắc Mê, Phía Tây giáp huyện Quản Bạ và Vị Xuyên, Phía Đông giáp huyện Đồng Văn và Mèo Vạc (Hình 4.1) - Địa hình núi cao: Phân bố ở các xã vùng cao như: Lao Và Chải, Ngam La, Ngọc Long, Du Già với độ dốc phần lớn trên 250. - Địa hình núi thấp: Có độ cao thay đổi dưới 900m phân bố ở các xã Mậu Duệ, Na Khê, thị trấn Yên Minh, Bạch Đích, ở dạng địa hình này, độ dốc và mức độ chia cắt rất phức tạp, nhiều khu vực có độ dốc lớn trên 250, độ chia cắt yếu, tầng đất hình thành dày. - Địa hình thung lũng: Ở Yên Minh có các thung lũng kín xung quanh là núi thấp như thung lũng thị trấn Yên Minh, Mậu Duệ, Bạch Đích. Địa hình các thung lũng này khá bằng phẳng. Đất trên địa hình này được cấu tạo từ các sản phẩm bồi đắp của Aluvi và Deluvi.
  30. 22 - Địa hình castơ: Phân bố ở các xã Thắng Mố, Phú Lũng, Sủng Thài, Sủng Cháng, Lũng Hồ và Đường Thượng, chủ yếu là các dãy núi đá vôi. Đất hình thành thường là đất đỏ vàng (Ferasols), tầng đất dày, kết cấu đất tốt. Về mùa khô dạng địa hình khu vực này thường thiếu nước nghiêm trọng. Phạm vi vùng nghiên cứu Hình 4.1: Giới thiệu vùng nghiên cứu
  31. 23  Các yếu tố khí hậu vùng nghiên cứu :  Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình cả năm khoảng 22,8 0C, biên độ nhiệt trong năm có sự dao động trên 10 0C và trong ngày cũng từ 6 – 7 0C. Mùa nóng nhiệt độ cao, đối khi lên đến 30 0C (tháng 6, 7).  Độ ẩm: Độ ẩm bình quân hàng năm đạt 84,3 % và sự dao động cũng không lớn. Thời điểm cao nhất (tháng 6,7,8) vào khoảng 84,9 – 86,5%, thời điểm thấp nhất (tháng l,2,3) cũng vào khoảng 81%.  Gió: Các hướng gió phụ thuộc vào địa hình thung lũng. Thung lũng sông Bắc Nghè có phương á vĩ tuyến nên quanh năm hầu như chỉ có một hướng gió đông với tần suất vượt quá 50%. Nhìn chung gió yếu, tốc độ trung bình khoảng 0,6 - l,38 m/s.  Nắng: Vùng nghiên cứu có nhiều mây (lượng mây trung bình khoảng 7,5/10, cuối mùa đông lên tới 8 - 9/10) và tương đối ít nắng (cả năm có 1.333 giờ nắng, tháng nhiều là 170 giờ, tháng ít chỉ có hơn 50 giờ). Các yếu tố khí hậu chính trong vùng được thống kê trong Bảng 4.1 Bảng 4.1: Các yếu tố khí hậu chính trong vùng. Nhiệt độ Độ ẩm Tốc độ gió Số giờ Bốc hơi Z không khí không khí p Tháng bình quân nắng h (đo bằng ống bình quân tương đối V (m/s) (giờ) Piche) (mm) T0C H% 1 15,6 85,1 1,16 50,4 48,3 2 17,2 84,5 1,38 51,8 51,5 3 20,4 82,9 1,38 61,4 70,8 4 24 82 1,21 104,8 83,9 5 26,7 81,4 1,04 145,8 97,8 6 27,6 84,9 0,88 127,9 76 7 27,6 86,5 0,76 152,3 70,3 8 27,4 86,4 0,68 170 72,3 9 26,3 84,8 0,64 160,4 76,8 10 23,7 84,6 0,61 107,8 73,4 11 20,1 84,2 0,69 116,0 62,4 12 16,9 84,2 0,87 84,8 54,1 TB năm 22,8 84,3 0,94 1333,3 837,6 (Nguồn: Đài khí tượng thủy văn Hà Giang)
  32. 24  Bốc hơi: Bốc hơi nước được tính theo công thức: Zmn = K x Zpiche Trong đó Zpiche = 837,6 (mm) Hệ số K lấy theo khu vực bằng 1,4, nên Zmn = 1,4 × 837,6 = 1172,6 (mm) Hệ số K: hệ số chênh lệch giữa lượng bốc hơi đo bằng chậu đặt trên bè và lượng bốc hơi đo bằng ống piche đặt ở vườn. K được xác định từ tài liệu quan trắc của trạm thực nghiệm hồ Ba Bể có tài liệu quan trắc song song bằng thùng GG3000 và ống Piche từ năm 1972-1978. Hệ số dao động: 1,1 -1,67.  Lượng mưa trung bình nhiều năm: Lưu vực Nà Rược tính đến vị trí đập thủy nông có diện tích xấp xỉ 10,8 km2. Lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực Xtb được xác định theo công thức sau:. n  X i i 1 Xtb = n Trong đó: Xi : lượng mưa năm thứ i (mm). i: năm tính toán. Dựa vào số liệu quan trắc lượng mưa, tính được Xtb = 2.469,9 mm.  Trạm đo mưa: Gần với vùng nghiên cứu có trạm khí tượng Hà Giang đo các yếu tố quan trắc khí tượng tương đối dài (từ 1960 đến nay). Chất lượng đo đạc đảm bảo phục vụ cho việc tính toán thủy văn.  Trạm đo lưu lượng: Trên lưu vực nghiên cứu không có trạm đo đạc thủy văn nào. Gần cửa nhập lưu giữa sông Miện và sông Lô trên sông Lô có trạm thủy văn cấp 1- Đạo Đức với diện tích khống chế lưu vực 8298 km2.  Địa chất thủy văn: Tài liệu nghiên cứu về đặc điểm địa chất thủy văn ở lưu vực Nà Rược còn hạn chế. Tuy nhiên, các khảo sát, nghiên cứu của dự án, cũng như kế thừa các nghiên cứu trước đây, đưa ra sơ đồ địa chất thủy văn (Hình 4.2).
  33. 25 Lưu vực suối Nà Rược nằm phía nam thị trấn huyện Yên Minh, cách trung tâm thị trấn Yên Minh vài km. Từ thành phố Hà Giang đi theo QL 4C, qua huyện Quản Bạ, rồi tới thị trấn huyện Yên Minh, đi dọc theo phố Trần Hưng Đạo, đến ngã tư, rẽ phải theo đường Bà Triệu về phía Nam khoảng gần 1 km thì gặp suối Nà Rược. Lưu vực dốc từ Tây Nam và thấp dần về Đông Bắc. Toàn bộ diện tích lưu vực suối Nà Rược rộng khoảng 10,8 km2. Kích thước lưu vực Nà Rược: chiều dài khoảng 6,2 km, chiều rộng chỗ nhỏ nhất là 0,9 km, chỗ rộng nhất: 3km, chiều rộng trung bình: 1,5 km. Về cơ bản, địa hình lưu vực Nà Rược có thể chia làm 2 bậc: 0 1 2 S¥ §å §ÞA CHÊT THñY V¡N L¦U VùC SUèI Nµ R¦îC kilometers P¤ŸŸ     B. Ng¸n Ch¶i            QL 4 C B¾c NghÌ Y£N MINH   481   907  847 784             T£Í£                Nµ TËu    QL 4 C  962QL 4 C QL 4 C                                            Nµ TÌn  TÇng TiÕng   b¶n Chang §Çu CÇu  QL 4 C   QL 4 C 816   UB                    C-P ¼Í                     Nµ M¹ 433  Nµ Quang Nµ H¸n  982  UB  T£Í£563      2556  B. Lao Vµ Ch¶i 562   774 2556 X· Lao Vµ Ch¶i    000 m     000 m  684  B. Uèc         Lñng  PhÝ        609    643 B. Sin Ch¶i      882     T£Í£     1505 Khau Lý          nói ®¸    889 T£Í¤704      1522  B. Lµ Lòng B. Phiªng Trµ 723          Nµ Nhu«ng 601    664 833      1376  Nµ Noong 943 X· §«ng Minh      B. La S× Lïng        b¶n Lß  1549     785      b¶n X•¬ng             811 C-P ¼Í         1571       806 565 561  805 Tu §ãc 1506 1483 1288 T¤?ÆÊ b¶n X•¬n   1329   704 Nµ B¸ng   nói ®¸         788   990    1516 1503    Tßng Rªu   908  662  1567 504 524        582 2552   1528   T£Í¤  2552   1207 000 m 1586 000 m B¶n La S× Lïng    B. Phiªng Chom   1555    477 1362       838      1515   550  567 1446 1506    508000 m 512000 m 516000 m Hình 4.2: Sơ đồ địa chất thủy văn lưu vực suối Nà Rược  Bậc địa hình cao: Tại phần Tây Nam của lưu vực là dải núi đá vôi có độ cao từ 1000 đến 1500 m.  Bậc địa hình thấp hơn ở phần Đông Bắc của lưu vực với độ cao là 800 đến 900 m.
  34. 26 Chuyển tiếp giữa 2 địa hình này là vách đá vôi rất dốc 65-700, chạy theo phương Tây Bắc – Đông Nam, với chiều dài 2,5 km. Lưu vực suối Nà Rược dốc từ Tây Nam (1000 đến 1500 m ) về Đông Bắc (800 đến 900 m) và thoải dần về phía đập thủy nông là 450 m. Độ dốc mặt địa hình trong phạm vi lòng hồ là 2,4 %. I. tÇng chøa n•íc §é giµu n•íc Ký ThÓ D¹ng TÇng chøa n•íc §Êt ®¸ chøa n•íc tån t¹i hiÖu ®Þa chÊt Trung b×nh NghÌo Q=0.5-3.5l/s Q<0.5l/s TÇng chøa n•íc lç §Ö tø kh«ng ph©n chia: C¸t, cuéi, hæng kh«ng ¸p Q aQ sái, s¹n, sÐt. Dµy 1-2 m trong trÇm tÝch Holoxen N•íc lç hæng N•íc khe nøt trong ®íi dËp vì kiÕn t¹o HÖ tÇng B¾c S¬n: §¸ v«i d¹ng khèi, C-P bs C-P bs ®¸ v«i trøng c¸, ®¸ sÐt v«i. Dµy 1000- 1200 m N•íc khe nøt II. C¸c thµnh t¹o ®Þa chÊt rÊt nghÌo n•íc hoÆc thùc tÕ kh«ng chøa n•íc TÇng c¸ch n•íc KÝ hiÖu ®Þa chÊt §Êt ®¸ kh«ng chøa n•íc BÒ dµy (m) Ký hiÖu §CTV TÇng c¸ch n•íc trong T ? lp HÖ tÇng L©n P¶ng: §¸ phiÕn sÐt, c¸t kÕt, 200 ®¸ trÇm tÝch hÖ tÇng 2 c¸t kÕt tuf L©n P¶ng TÇng c¸ch n•íc trong Ph©n hÖ tÇng trªn: C¸t kÕt tuf, ®¸ phiÕn sÐt, T sh 450-500 ®¸ trÇm tÝch hÖ tÇng 1 2 c¸t kÕt. Chøa: Glomsospira hemigordicus, S«ng HiÕn Glomospirella semiplana TÇng c¸ch n•íc trong Ph©n hÖ tÇng d•íi: §¸ phiÕn sÐt v«i, 600-620 ®¸ trÇm tÝch hÖ tÇng T sh 1 1 bét kÕt, c¸t kÕt v«i. S«ng HiÕn HÖ tÇng §ång §¨ng, ph©n hÖ tÇng trªn: TÇng c¸ch n•íc trong bauxit sÐt than, ®¸ v«i sÐt silic chøa: ®¸ trÇm tÝch hÖ tÇng P dd 215 2 paleofusulina prisca, Nankinella inflata, §ång §¨ng Colaniella parva, Codonofusielina Reichelina Sp. TÇng c¸ch n•íc trong HÖ tÇng B¾c S¬n: §¸ v«i d¹ng khèi ®¸ v«i ®¸ trÇm tÝch hÖ tÇng C-P bs trøng c¸, ®¸ v«i sÐt, chøa: Neoshagerina 1000-1200 B¾c S¬n margaritae, Schagerina moelleri, Fusulinella. III. C¸c ký hiÖu kh¸c §øt g·y s©u ph©n ®íi a b §øt g·y kh«ng ph©n lo¹i: a - x¸c ®Þnh, b - dù ®o¸n S«ng hå §•êng giao th«ng Hình 4.3: Chú giải địa chất thủy văn
  35. 27 Nhận xét về mức độ chứa nước của các hệ tầng đất đá trong lưu vực:  Tầng chứa nước lỗ hỏng: Trầm tích Đệ Tứ, không phân chia (Q a, ap): cuội, sỏi, cát, sét, mùn thực vật. Dày đến 2 m. Các trầm tích này nằm chủ yếu ở phần đáy thung lũng suối Nà Rược, tạo nên dải bề mặt hẹp, chiều rộng không quá 100 m ở gần vị trí đập thủy nông. Tầng này chứa nước ở mức trung bình (có thể đạt 0,5 - 3,5 l/s)  Tầng chứa nước khe nứt: Đới chứa nước khe nứt, trùng hoàn toàn với đứt gãy phân đới thể hiện bằng đường đỏ song song, chạy theo phương Tây Bắc – Đông Nam, như đã mô tả ở phần trên. Trên ảnh vệ tinh, dãy núi đá vôi được bao phủ bằng lớp thực vật dày, là nơi cấp nước cho đới chứa nước khe nứt này với mức chứa nước từ đến trung bình.  Tầng nghèo nước: Trong lưu vực suối Nà Rược cả 4 hệ tầng Lân Pảng, Sông Hiến, Đồng Đăng và Bắc Sơn đều được xếp vào tầng nghèo nước hoặc thực tế không chứa nước. Trên sơ đồ địa chất thủy văn (Hình 4.1), chúng đều được thể hiện chung một màu nâu gạch. 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội của huyện Yên Minh Tính đến hết năm 2018, tổng giá trị sản xuất nông, lâm nghiệp Yên Minh ước đạt trên 852 tỷ đồng, chiếm gần 37% trong cơ cấu kinh tế của huyện, vượt mục tiêu đề ra; tốc độ tăng trưởng ngành nông nghiệp gần 4%, đạt 73% mục tiêu; tỷ trọng chăn nuôi - thủy sản trong cơ cấu ngành trên 29%, đạt trên 95% mục tiêu. Toàn huyện phát triển mới gần 30 gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm, cơ sở sản xuất giống lợn, gà địa phương; có trên 1.700 ha cây ăn quả, trong đó cây Hồng không hạt dần hình thành vùng sản xuất tập trung với trên 260 ha và đã được cấp Chứng nhận nhãn hiệu sản phẩm. Đã giải ngân trên 36 tỷ đồng vốn vay theo Nghị quyết 209, 86 của HĐND tỉnh, giúp các hộ mua được 1.350 con trâu, bò, trên 3.200 đàn ong, gần 1 nghìn con lợn, 2 nghìn con gia cầm; hình thành được trên 50 cánh đồng mẫu lúa, ngô, đậu tương/204 ha đất sản xuất, tăng năng suất từ 10 – 16% so với gieo trồng thông thường. Kiện toàn, thành lập mới 19 HTX nông nghiệp, 274 Tổ hợp tác, góp phần xây dựng mối liên kết, cơ cấu lại sản xuất cho người nông dân [12]. Đất đai ở Yên Minh gồm 5 nhóm: Phù sa, gley, đen, xám đỏ, thích hợp cho các loại cây trồng như: ngô, lúa, dược liệu, dưa hấu, xoài, rừng sa mộc và chăn nuôi đại gia súc như: bò, dê, ngựa, gà, lợn Ngoài ra, huyện Yên Minh đã tích
  36. 28 cực ứng dụng khoa học, kỹ thuật vào sản xuất như các mô hình nhà lưới trồng rau, thụ tinh nhân tạo cho đàn trâu, bò; mở rộng diện tích cây Hồng không hạt thành vùng sản xuất tập trung ở một số xã, thị trấn; cải tạo vườn Xoài địa phương, nhằm phát triển các loại cây ăn quả thế mạnh; mở rộng diện tích cây dược liệu phù hợp với điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, có đầu ra như Thảo quả, Gừng, Nghệ, Sa nhân tím Với vị trí địa lý sở hữu nhiều cung đường dài, đèo dốc, thích hợp cho du lịch trải nghiệm, Đảng ủy và Chính quyền huyện Yên Minh (tỉnh Hà Giang) đã ban hành nghị quyết quyết định chọn phát triển du lịch để thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương, từng bước cải thiện, nâng cao chất lượng cuộc sống nhân dân, giảm tỷ lệ hộ nghèo trên toàn huyện. Trong đó tập trung chú trọng xây dựng mô hình các điểm làng văn hóa du lịch cộng đồng, phát triển các loại hình du lịch trải nghiệm như cho thuê xe mô tô tự lái Ngoài việc phát triển du lịch là thế mạnh, huyện Yên Minh cũng lồng ghép với công tác phát triển nông nghiệp tạo lương thực thực phẩm tại chỗ và thúc đẩy giao thương sản phẩm vùng miền, những sản phẩm truyền thống như mật ong bạc hà, bánh hoa tam giác mạch, phát triển công tác trồng, chăm sóc, bảo vệ rừng [7]. Song song với phát triển kinh tế, huyện Yên Minh cũng quan tâm tới đời sống văn hóa của bà con, hàng năm huyện tổ chức các lễ hội văn hóa truyền thống của đồng bào các dân tộc. Theo niên giám thống kê năm 2016: Dân số toàn huyện là 89.764 người, mật độ dân số 116 người/km2. Huyện có 16 dân tộc cùng chung sống, trong đó dân tộc Mông chiếm 53,2%, dân tộc Dao chiếm 15%, dân tộc Tày chiếm 13,95% dân số, còn lại là các dân tộc khác có tỷ lệ dân số ít như Pu Péo, Lô Lô Các dân tộc có đời sống văn hóa, tinh thần khá phong phú, đa dạng. Mỗi dân tộc có những nét văn hóa truyền thống riêng biệt như: Hát cọi của dân tộc Tày; Hát phươn của dân tộc Nùng, Giấy; Hát giao duyên của dân tộc Mông, Dao [7]. Bên cạnh các nét đẹp văn hóa, trên địa bàn huyện còn có các lễ hội lớn như: Lễ hội Lồng Tồng của dân tộc Tày và lễ hội Gầu Tào của dân tộc Mông được tổ chức vào mùa xuân; Lễ hội Làng Hai còn gọi là lễ gọi trăng của người Tày được tổ chức vào trung tuần tháng tám âm lịch hàng năm; lễ mừng thọ của dân tộc Tày, Xuồng Người Giáy ở Yên Minh sống bằng nghề trồng lúa nước, làm nương. Hàng năm, người Giáy thường làm lễ Roóng poọc để mở đầu việc làm ruộng. Người Giáy cũng sống trong những ngôi nhà sàn nhưng khác với những dân tộc ít người, người Giáy thường làm chồng trại chăn nuôi cách nhà rất xa và thường làm
  37. 29 gần nương rẫy. Ngoài nghề trồng trọt, chăn nuôi, người Giáy còn có nghề thủ công là nghề dệt và đan lát. Trang phục của người Giáy khá đơn giản, rất ít hoa văn. Nam giới dân tộc Giáy thường mặc quần dài chấm gối, ống rộng, áo xẻ nách phải, ống tay rộng, phụ nữ thường mặc áo dài qua hông, xẻ nách phải, ống tay rộng, trên cổ tay đắp miếng vải khác màu. Người Giáy có kho tàng thơ ca, tục ngữ, thành ngữ, câu đối rất phong phú. Dân ca Giáy có 3 hình thức rất phổ biến là Vươn há lản (hát bên mâm rượu), Vươn chăng hằm (hát tỏ tình) và Vươn sroỏng răn (hát tiễn đưa).Các làng nghề truyền thống của đồng bào các dân tộc trong huyện cũng là một nét văn hóa rất đặc trưng, bao gồm: trồng bông, dệt vải thổ cẩm, đan nát đồ dùng gia đình (quẩy tấu, bung ), rèn đúc các dụng cụ sản xuất (dao, cuốc, lưỡi cày ). 4.2 Hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 4.2.1 Đánh giá mức độ ô nhiễm và tải lượng các chất ô nhiễm Trên địa bàn huyện Yên Minh có 2 con sông lớn là sông Miện và sông Nhiệm chảy qua. Sông Miện bắt nguồn từ Trung Quốc qua Yên Minh đến thị xã Hà Giang, đổ ra sông Lô có chiều dài là 48km, đi qua 6 xã của Yên Minh. Sông Nhiệm chảy qua Yên Minh – Mèo Vạc và hợp lưu với sông Gâm, có chiều dài 22km. Đây là 2 nguồn cung cấp nước chủ yếu cho sản xuất nông lâm nghiệp của huyện. Ngoài ra, hệ thống sông suối nhỏ khá dày đặc. Do địa hình khá phức tạp, các sông suối đều ngắn và dốc nên vào mùa khô thường thiếu nước, vào mùa mưa hay gây ra lũ quét. Theo Báo cáo số 43/BC-UBND ngày 12/02/2019 của UBND tỉnh Hà Giang về công tác bảo vệ môi trường trên địa bàn tỉnh Hà Giang năm 2018 tại kết quả quan trắc đợt 1 (tháng 5, năm 2018) giá trị hàm lượng COD và TSS trong mẫu NM25 (Nước suối khu vực mỏ Antimon Mậu Duệ - Yên Minh) vượt giới hạn cho phép theo QCVN 08 – MT:2015/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt, cột B1. Cụ thể: Chỉ tiêu COD vượt 1,5 lần, chỉ tiêu TSS vượt 1,246 lần. Nhưng tại kết quả quan trắc lần 2 (tháng 10, năm 2018) thì các chỉ tiêu đều nằm trong giới hạn cho phép. 4.2.2 Kết quả phân tích mẫu nước suối Nà Rược 4.2.2.1 Kết quả phân tích mẫu nước khe suối trên cao (Đ.1)
  38. 30 Bảng 4.2 Kết quả phân tích mẫu nước khe suối trên cao (Đ.1) Kết quả TT Thông số Đơn vị QCVN 02:2009/BYT (Đ.1) 1 Màu (a) Pt/Co 67 15 Không có mùi, vị 2 Mùi vị - Không có mùi, vị lạ lạ 3 Độ đục(b) FTU 9 5 4 Clo dư mg/l <0,3 0,3-0,5 5 pH(b) - 8,0 6-8,5 6 Amoni(a) mg/l 1,96 3 7 Sắt(a,b) mg/l 0,65 0,5 Chỉ số 8 mg/l 6 4 Pecmanganat 9 Độ cứng(a,b) mg/l 117 350 10 Clorua(a,b) mg/l <5 300 11 Florua mg/l <0,03 1,5 12 Asen mg/l <0,0007 0,01 13 Coliforms(a) MPN/100ml 2800 50 14 E.coli(a) MPN/100ml 15 0 (Nguồn: Kết quả phân tích mẫu nước suối Nà Rược, năm 2018) Ghi chú: - Vị trí lấy mẫu: +M1-T:Nước suối trên cao (Đ.1)–trước xử lý: trong Trạm cấp nước sạch - Yên Minh - Hà Giang - Quy chuẩn so sánh: QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.Giới hạn I: Áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước; Qua bảng 4.2 cho thấy: - Màu của nước vượt quá QCVN 02:2009/BYT 4 lần. - pH nằm trong khoảng cho phép của QCVN 02:2009/BYT. - Các mẫu đều không có mùi, vị lạ. - Độ đục vượt quá QCVN 02:2009/BYT 2 lần. - Chỉ tiêu sắt vượt QCVN 02:2009/BYT một chút. - Chỉ số Pecmaganat cao hơn QCVN 02:2009/BYT đến 1,5 lần, điều đó chứng tỏ nước suối bị ô nhiễm chất hữu cơ do lá cây rừng rụng xuống suối. - Chỉ tiêu vi sinh: trong đó Coliforms vượt 56 lần cho phép của QCVN 02:2009/BYT; E.coli vượt 15 lần cho phép.
  39. 31 - Các chỉ tiêu còn lại như: Clo dư, pH, amoni, độ cứng, clorua, florua và asen đều nằm trong ngưỡng cho phép của QCVN 02:2009/BYT. 4.2.2.2 Kết quả phân tích mẫu nước tại hạ lưu đập thủy nông (Đ.2) Qua bảng 4.3 cho thấy : - Màu của nước vượt quá QCVN 02:2009/BYT 5 lần. - Các mẫu đều không có mùi, vị lạ. - Độ đục vượt QCVN 02:2009/BYT 2 lần, vì ở thượng nguồn điểm này đang xây đập. - pH nằm trong khoảng cho phép của QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu sắt vượt QCVN 02:2009/BYT một chút. - Chỉ số Pecmanganat cao hơn QCVN 02:2009/BYT đến 1,5 lần, điều đó chứng tỏ nước suối bị ô nhiễm chất hữu cơ do lá cây rừng rụng xuống suối. - Chỉ tiêu vi sinh: trong đó Coliforms vượt 30 lần cho phép của QCVN 02:2009/BYT; E.coli vượt 9 lần cho phép. Bảng 4.3 Kết quả phân tích mẫu nước tại hạ lưu đập thủy nông (Đ.2) TT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN 02:2009/BYT 1 Màu (a) Pt/Co 80 15 2 Mùi vị - Không có mùi, vị lạ Không có mùi, vị lạ 3 Độ đục(b) FTU 12 5 4 Clo dư mg/l <0,3 0,3-0,5 5 pH(b) - 8,0 6-8,5 6 Amoni(a) mg/l 2,1 3 7 Sắt(a,b) mg/l 0,72 0,5 Chỉ số 8 mg/l 5 4 Pecmanganat 9 Độ cứng(a,b) mg/l 126 350 10 Clorua(a,b) mg/l <5 300 11 Florua mg/l <0,03 1,5 12 Asen mg/l <0,0007 0,01 13 Coliforms(a) MPN/100ml 1500 50 14 E.coli(a) MPN/100ml 9 0 (Nguồn: Kết quả phân tích mẫu nước suối Nà Rược, năm 2018) Ghi chú:
  40. 32 - Vị trí lấy mẫu: +M2-T:Nước suối Nà Rược lấy tại điểm Đ.2 - trước xử lý (dưới cầu trên đường đi lên Trạm cấp nước sạch, huyện Yên Minh, tỉnh Hà Giang - Quy chuẩn so sánh: QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.Giới hạn I: Áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước; 4.2.2.3 Kết quả phân tích mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông đang xây dựng (Đ.4) Bảng 4.4 Kết quả phân tích mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông đang xây dựng (Đ.4) Kết quả QCVN TT Thông số Đơn vị (Đ.4) 02:2009/BYT 1 Màu (a) Pt/Co 75 15 2 Mùi vị - Không có mùi, vị lạ Không có mùi, vị lạ 3 Độ đục(b) FTU 11 5 4 Clo dư mg/l <0,3 0,3-0,5 5 pH(b) - 7,9 6-8,5 6 Amoni(a) mg/l 2,32 3 7 Sắt(a,b) mg/l 0,58 0,5 8 Chỉ số Pecmanganat mg/l 6 4 9 Độ cứng(a,b) mg/l 108 350 10 Clorua(a,b) mg/l <5 300 11 Florua mg/l <0,03 1,5 12 Asen mg/l <0,0007 0,01 13 Coliforms(a) MPN/100ml 2000 50 14 E.coli(a) MPN/100ml 15 0 (Nguồn: Kết quả phân tích mẫu nước suối Nà Rược, năm 2018) Ghi chú: - Vị trí lấy mẫu: +M3-T:Nước suối Nà Rược (điểm Đ.4) –trước xử lý (lấy tại suối cạnh vị trí đang xây dựng đập thủy nông) - Quy chuẩn so sánh: QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.Giới hạn I: Áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước; Qua bảng 4.4 cho thấy: - Màu của nước vượt QCVN 02:2009/BYT 5 lần. - Các mẫu đều không có mùi vị lạ. - Độ đục vượt QCVN 02:2009/BYT 1 lần.
  41. 33 - pH nằm trong khoảng cho phép của QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu sắt vượt QCVN 02:2009/BYT một chút. - Chỉ số Pecmanganat cao hơn QCVN 02:2009/BYT đến 1,5 lần, điều đó chứng tỏ nước suối bị ô nhiễm chất hữu cơ do lá cây rừng rụng xuống suối. - Chỉ tiêu vi sinh: trong đó Coliforms vượt 40 lần cho phép của QCVN 02:2009/BYT; E.coli vượt 15 lần cho phép. - Các chỉ tiêu còn lại như: Clo dư, pH, amoni, độ cứng, clorua, florua và asen đều nằm trong ngưỡng cho phép của QCVN 02:2009/BYT. 4.2.3 Diễn biến hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 4.2.3.1 Diễn biến hiện trạng nước suối Nà Rược vào mùa khô và mùa mưa Bảng 4.5: Phân phối mưa bình quân nhiều năm tại Yên Minh theo tháng (mm) Cả Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 năm Trung bình 42,5 22,6 46,5 58 429,3 315,9 862,4 243,7 251 126,6 44,6 26,4 2.469,9 Xtb Trung bình mùa Trung bình mùa mưa: 291,4 khô: 34,5 (Nguồn: Đài khí tượng thủy văn Hà Giang) Lượng mưa trung bình mùa khô nhiều năm trong khoảng 33 – 35 mm (xem bảng 4.5). Sau khi tham khảo các công trình nghiên cứu ở các vùng tương tự ở nước ta, ước tính khoảng 15 mm nước của lượng mưa trung bình mùa khô có thể tham gia bổ cập cho mạng lưới suối trong lưu vực Nà Rược (10,8 km2) là: 6 2 3 Vbc khô = 0,015 m x 10,8 x 10 m = 162.000 m (Vbc khô: lượng nước bổ cập mùa khô) Lượng mưa trung bình mùa mưa của nhiều năm là khoảng : 290 -295 mm. Sau khi tham khảo các công trình nghiên cứu ở các vùng tương tự ở nước ta, ước tính khoảng 100 mm nước của lượng mưa trung bình mùa mưa, có thể tham gia bổ cập cho mạng lưới suối trong lưu vực Nà Rược (10,8 km2) là:
  42. 34 6 2 Vbc mưa = 0,1 m x 10,8 x 10 m 3 Vbc mưa = 1.080.000 m (Vbc mưa: lượng nước bổ cập mùa mưa) 4.2.3.1 Diễn biến hiện trạng nước suối Nà Rược vào mùa đông và mùa hè Cấp nước vào mùa đông:  Lượng người dùng: 2000 người (hiện nay).  Lượng nước tiêu thụ 1 ngày: 2000 người x 60 l/ngày = 120.000 l/ngày (Trần Thị Việt Nga, 2018).  Nếu lượng nước thất thoát là: 10 %, thì lượng nước tiêu thụ + thất thoát là ~ 132.000 l/ngày (132 m3/ngày, ~ 1,52 l/s).  Lượng nước tiêu thụ trong cả mùa đông là: 132 m3/ngày x 120 ngày = 15.840 m3 Như vậy: So sánh lượng nước tiêu thụ trong mùa đông của người dân thị trấn Yên Minh là 15.840 m3 nhỏ hơn nhiều so với lượng nước bổ cập về hồ chứa vào mùa khô (162.000 m3). Cấp nước vào mùa hè:  Lượng nước tiêu thụ 1 ngày: 2000 người x 100 l/ngày/người = 200.000 l/ngày (200 m3/ngày) [9].  Nếu lượng nước thất thoát là: 10 %, thì lượng nước tiêu thụ + thất thoát là 220.000 l/ngày (220 m3/ngày, ~ 2,55 l/s).  Lượng nước tiêu thụ trong cả mùa hè (kể cả thất thoát) là: 220 m3/ngày x 240 ngày = 52.800 m3) 4.3 Đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng (ODM-2F) để xử lý nước cấp cho sinh hoạt 4.3.1 Nghiên cứu và lựa chọn vật liệu xử lý Màng lọc: Trong xử lý nước, ta có thể loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước mà không cần sử dụng hóa chất nhờ sử dụng công nghệ màng lọc, các tạp chất khi đi qua màng sẽ bị màng giữ lại chỉ cho nước sạch đi qua. Các loại màng hiện nay đang được dùng trong xử lý nước là: Lọc màng micro (MF), lọc màng siêu lọc(UF), lọc màng Nano (NF) và lọc màng thẩm thấu ngược (RO).
  43. 35 - Lọc màng micro (MF) : Lọc mirco (MF) là phương pháp lọc có thể loại bỏ được những hạt có kích thước mirco trở lên. Màng lọc MF có kích thước lỗ khoảng 0,1 đến 10,0 μm, có thể loại bỏ gần hoàn toàn các vi sinh vật và cặn lơ lửng, vì vậy nó cũng là một phương pháp tốt để khử khuẩn, công nghệ màng lọc MF đang được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước hiện nay. - Lọc màng siêu lọc (UF): công nghệ lọc UF đang được sử dụng rộng rãi cho xử lý rất nhiều loại nước khác nhau, màng UF có khả năng giữ lại các hạt có khoảng khối lượng phân tử 300-500.000 dalton, kích thước hạt 10-1000 Å (0,001– 0,1μm). Màng có hiệu quả trong sản xuất nước tinh khiết, kết hợp với xử lý hóa học để loại bỏ các kim loại trong nước. - Lọc màng Nano (NF): Lọc Nano (NF) là một dạng lọc sử dụng màng tách loại chất tan dạng phân tử hoặc ion ở cấp độ kích thước nano mét. Màng NF thường được sử dụng để sản xuất nước mềm bởi vì nó có đặc điểm là loại bỏ tốt các cation có hóa trị hai ví dụnhư canxi, magie và các chất khác [5]. - Lọc màng thẩm thấu ngược (RO): Không giống những màng lọc thông thường khác, chỉ có thể loại bỏ chất rắn có kích thước đủ lớn, màng lọc thẩm thấu ngược. (RO) là loại màng duy nhất có thể lọc loại bỏ được hầu hết các khoáng chất hòa tan, vi khuẩn, virus và tất cả các vi sinh kháccó trong nước. Tuy nhiên trước hệ thống lọc RO phải kết hợp thêm những màng lọc khác để hạn chế sự tắc nghẽn màng do các tạp chất bám vào màng. Qua nghiên cứu thấy rằng với các đặc trưng của nước sông, suối nói chung và suối Nà Rược nói riêng thì màng lọc UF là hai màng lọc phù hợp nhất để sử dụng xử lý các chất ô nhiễm có trong nước sông, suối.
  44. 36 (Dùng lọc nước s. Nà Rược) Hình 4.4: Khả năng giữ lại tạp chất (huyền phù, vi khuẩn và virus) của màng lọc UF Vật liệu lọc đa năng: Là các vật liệu rắn có cấu trúc lỗ nhỏ được hình thành bởi sự ghép nối của các tứ diện qua nguyên tử oxy chung. Được hoạt hóa ở nhiệt độ cao, có tính hấp phụ, hấp thụ, loại bỏ các kim loại nặng, các tạp chất hữu cơ là vật liệu an toàn trong quá trình xử lý cấp nước sinh hoạt và ăn uống[14]. Qua nghiên cứu thì thấy vật liệu lọc đa năng Zeonit - Diatomit (ODM-2F) là phù hợp nhất để kết hợp với màng lọc để xử lý nước sông, suối. Hình 4.5: Vật liệu lọc đa năng ( ODM - 2F)
  45. 37 4.3.2. Sơ đồ công nghệ xử lý Bơm Hồ Nà Rược Lọc áp lực 0DM-2F Bể chứa nước Bơm Bể trung gian Màng siêu lọc UF (Ultra Filter) Bơm Bể chứa nước thành phẩm Nước sạch Hình 4.6: Sơ đồ công nghệ xử lý nước suối Nà Rược bằng màng siêu lọc UF kết hợp vật liệu lọc đa năng ODM-2F 4.3.3 Thuyết minh công nghệ xử lý Trạm cấp nước sạch huyện Yên Minh đang lấy nước từ hồ chứa Nà Rược để xử lý và cấp cho người dùng thị trấn huyện Yên Minh (Hà Giang). Dây chuyền lọc nước suối tại Trạm nước sạch như sau: Đầu tiên nước suối được bơm đẩy từ hồ lên thẳng vào bể chứa nước thô (chênh cao giữa trạm và hồ Nà Rược từ 30-35 m). Từ bể nước thô, nước được cho chảy lọc qua 3 cột tháp bên trong chứa vật liệu lọc đa năng. Sau khi lọc qua vật liệu lọc đa năng, nước được chảy vào bể chứa trung gian. Từ bể trung gian này, nước tiếp tục được bơm lọc qua màng siêu lọc UF (Ultra Filter), rồi sau đó chảy vào bể chứa nước sản phẩm cuối cùng có thể tích 250 m3. Nước trong bể chứa sản phẩm cuối cùng này đáp ứng được QCVN 02:2009/BYT. Từ đây, nước được cấp cho người dùng tại thị trấn huyện Yên Minh bằng tự chảy (xem Hình 4.6).
  46. 38 Tự chảy Bơm Bơm Bơm đẩy: Bể Bề Lọc màng Cấp nước ch ứ a ch ứ a siêu lọ c ăn uống, nước Tháp nước sinh hoạt UF, loại đạt QCVN Suối Nà Rược thô l ọ c sau l ọ c bỏ vi 02:2009/ bằng bằng trùng và BYT (lắng vật vật liệu kim loại cho dận thị sơ liệu đa đa bộ) trấn Yên năng năng nặng Minh Hình 4.7: Dây chuyền công nghệ (nguyên lý) xử lý nước suối Nà Rược thành nước sinh hoạt cho người dùng thị trấn huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang. 4.4 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược của huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 4.4.1 Mô hình xử lý nước suối Nà Rược Đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước: ”Nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng lọc kết hợp với vật liệu lọc đa năng để xử lý nước suối vùng biên giới Tây Bắc cấp nước cho sinh hoạt”, mã số: KHCN-TB.15C/13-18, thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước giai đoạn 2013 – 2018 “Khoa học và Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây Bắc”. Mã số KHCN – TB /13-18) đang được triển khai tại thị trấn huyện Yên Minh (Hà Giang), do Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường chủ trì. Hình 4.8 Hệ thống gồm 3 tháp lọc nối tiếp nhau, bên trong chứa vật liệu lọc đa năng do Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường lắp đặt và đang vận hành tại Trạm cấp nước sạch Yên Minh
  47. 39 Hình 4.9 Giàn hệ thống 10 màng siêu lọc UF do Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường lắp đặt tại Trạm cấp nước sạch Yên Minh và đang vận hành lọc nước suối thành nước sinh hoạt đạt QCVN 02:2009/BYT 4.4.2 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược 4.4.2.1 Kết quả phân tích Bảng 4.8: Kết quả nguồn khe suối trên cao (Đ.1) Kết quả QCVN TT Thông số Đơn vị 02:2009/BYT M1-T M1-S (cột I) 1 Màu (a) Pt/Co 67 <15 15 Không có Không có Không có mùi, 2 Mùi vị - mùi, vị lạ mùi, vị lạ vị lạ 3 Độ đục(b) FTU 9 1 5 4 Clo dư mg/l <0,3 0,3 0,3-0,5 5 pH(b) - 8,0 7,7 6-8,5 6 Amoni(a) mg/l 1,96 <0,10 3 7 Sắt(a,b) mg/l 0,65 <0,03 0,05 Chỉ số 8 mg/l 6 2 4 Pecmanganat 9 Độ cứng(a,b) mg/l 117 57 350 10 Clorua(a,b) mg/l <5 <5 300 11 Florua mg/l <0,03 <0,03 1,5 12 Asen mg/l <0,0007 <0,0007 0,01 13 Coliforms(a) MPN/100ml 2800 15 50 14 E.coli(a) MPN/100ml 15 0 0 Ghi chú: - M1-T: Nước suối trên cao (Đ.1) – trước xử lý: Trong trạm cấp nước sạch huyện Yên Minh – Hà Giang.
  48. 40 - M1-S: Nước sau xử lý (Đ.1). - Quy chuẩn so sánh: QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt. Giới hạn I: Áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước. Nhận xét:  Trước xử lý: - Màu của nước là 67 Pt/Co rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Độ đục là 9 FTU rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ số Pecmanganat là 6 mg/l rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh Coliforms là 2800 MNP/100ml rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh E.coli là 15 MNP/100ml rất cao so với QCVN 02:2009/BYT.  Sau xử lý: - Màu của nước là <15 Pt/Co hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Độ đục là 1 FTU hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ số Pecmanganat là 2mg/l hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh Coliforms là 15MNP/100ml hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. Bảng 4.9: Kết quả phân tích mẫu nước hạ lưu đập thủy nông (Đ.2) Kết quả QCVN TT Thông số Đơn vị 02:2009/BYT M2-T M2-S (cột I) 1 Màu (a) Pt/Co 80 <15 15 Không có Không có Không có mùi, 2 Mùi vị - mùi, vị lạ mùi, vị lạ vị lạ 3 Độ đục(b) FTU 12 1 5 4 Clo dư mg/l <0,3 0,3 0,3-0,5 5 pH(b) - 8,0 7,8 6-8,5 6 Amoni(a) mg/l 2,1 <0,10 3 7 Sắt(a,b) mg/l 0,72 <0,03 0,05 Chỉ số 8 mg/l 5 2 4 Pecmanganat 9 Độ cứng(a,b) mg/l 126 65 350 10 Clorua(a,b) mg/l <5 <5 300 11 Florua mg/l <0,03 <0,03 1,5 12 Asen mg/l <0,0007 <0,0007 0,01 13 Coliforms(a) MPN/100ml 1500 20 50 14 E.coli(a) MPN/100ml 9 0 0 Ghi chú:
  49. 41 - M2-T: Nước suối Nà Rược lấy tại điểm (Đ.2) – trước xử lý (Dưới cầu trên đường đi lên Trạm cấp nước sạch, huyện Yên Minh, tỉnh Hà Giang). - M2-S: Nước sau xử lý (Đ.2). - Quy chuẩn so sánh: QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt. Giới hạn I: Áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước. Nhận xét:  Trước xử lý: - Màu của nước là 80 Pt/Co rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Độ đục là 12 FTU rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ số Pecmanganat là 5 mg/l cao hơn so với QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh Coliforms là 1500 MNP/100ml rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh E.coli là 15 MNP/100ml rất cao so với QCVN 02:2009/BYT.  Sau xử lý: - Màu của nước là <15 Pt/Co hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Độ đục là 1 FTU hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ số Pecmanganat là 2 mg/l hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh E.coli là 0 MNP/100ml đáp ứng được QCVN 02:2009/BYT. Bảng 4.10: Kết quả phân tích mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông (Đ.4) Kết quả QCVN TT Thông số Đơn vị 02:2009/BYT M3-T M3-S (cột I) 1 Màu (a) Pt/Co 75 <15 15 Không có Không có Không có mùi, 2 Mùi vị - mùi, vị lạ mùi, vị lạ vị lạ 3 Độ đục(b) FTU 11 2 5 4 Clo dư mg/l <0,3 0,3 0,3-0,5 5 pH(b) - 7,9 7,5 6-8,5 6 Amoni(a) mg/l 2,32 <0,10 3 7 Sắt(a,b) mg/l 0,58 0,08 0,05 Chỉ số 8 mg/l 6 3 4 Pecmanganat 9 Độ cứng(a,b) mg/l 108 60 350 10 Clorua(a,b) mg/l <5 <5 300 11 Florua mg/l <0,03 <0,03 1,5 12 Asen mg/l <0,0007 <0,0007 0,01 13 Coliforms(a) MPN/100ml 2000 11 50 14 E.coli(a) MPN/100ml 15 0 0
  50. 42 Ghi chú: - M3-T: Nước suối Nà Rược điểm (Đ.4) – trước xử lý (lấy tại suối cạnh vị trí đang xây đập thủy nông ). - M3-S: Nước sau xử lý (Đ.4). - Quy chuẩn so sánh: QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt. Giới hạn I: Áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước. Nhận xét:  Trước xử lý: - Màu của nước là 75 Pt/Co rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Độ đục là 11 FTU rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ số Pecmanganat là 6 mg/l rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh Coliforms là 2000 MNP/100ml rất cao so với QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh E.coli là 15 MNP/100ml rất cao so với QCVN 02:2009/BYT.  Sau xử lý: - Màu của nước là <15 Pt/Co hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Độ đục là 2 FTU hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ số Pecmanganat là 3 mg/l đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh Coliforms là 11 MNP/100ml hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. - Chỉ tiêu vi sinh E.coli là 0 MNP/100ml hoàn toàn đáp ứng QCVN 02:2009/BYT. 4.2.2.2 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược a. Độ đục
  51. 43 12 10 12 11 8 9 Trước xử lý 6 Sau xử lý QCVN 02 (cột I) 5 5 4 5 2 2 1 1 0 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Hình 4.10: Hiệu quả xử lý độ đục của suối Nà Rược. b. Hiệu quả xử lý Pecmanganat 6 5 6 6 4 5 Trước xử lý 3 4 4 4 Sau xử lý 3 QCVN 02 (cột I) 2 2 2 1 0 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Hình 4.11: Hiệu quả xử lý Pecmanganat của suối Nà Rược. c. Hiệu quả xử lý độ cứng
  52. 44 350 350 350 350 300 250 200 Trước xử lý Sau xử lý 150 QCVN 02 (cột I) 100 117 126 108 50 57 65 60 0 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Hình 4.12: Hiệu quả xử lý độ cứng của suối Nà Rược. d. Hiệu quả xử lý Coliforms 3000 2500 2800 2000 Trước xử lý 1500 2000 Sau xử lý 1000 QCVN 02 (cột I) 1500 500 15 50 20 50 11 50 0 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Hình 4.13: Hiệu quả xử lý Coliforms của suối Nà Rược. e. Hiệu quả xử lý E.coli
  53. 45 16 14 15 12 15 10 Trước xử lý 8 Sau xử lý QCVN 02 (cột I) 6 9 4 2 0 0 0 0 0 0 0 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Hình 4.14: Hiệu quả xử lý E.coli của suối Nà Rược.
  54. 46 PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận - Điều kiện tự nhiên của huyện yên Minh khá thuận lợi để phát triển các loại hình du lịch trải nghiệm như cho thuê xe mô tô tự lái Phát triển các loại cây ăn quả thế mạnh như xoài, Hồng không hạt. Ngoài ra, điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng rất phù hợp với các loại cây dược liệu như Thảo quả, Gừng, Nghệ, Sa nhân tím - Nước suối Nà Rược có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ một số chỉ tiêu. Cụ thể: độ đục vượt 2 lần, sắt vượt từ 0,8 - 0,17 lần, chỉ số Pecmanganat vượt 1,5 lần, Coliforms vượt từ 30 – 56 lần, E.coli vượt từ 9 – 15 lần cho phép của QCVN 02:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt. - Qua nghiên cứu cho thấy công nghệ màng siêu lọc UF kết hợp vật liệu lọc đa năng (ODM-2F) là phương pháp hiệu quả cho mô hình xử lý nước suối Nà Rược thành nước cấp cho sinh hoạt. - Nước sau khi xử lý đạt QCVN 02:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt. 5.2. Kiến nghị - Nước là tài nguyên quý giá và không phải là vô tận, là điều thiết yếu của cuộc sống. Cần giáo dục, truyền thông tới tất cả tổ chức, người dân có ý thức sử dụng nước tiết kiệm. - Tăng cường nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường. - Định kỳ thực hiện các đợt quan trắc để đánh giá và có các biện pháp xử lý kịp thời khi xảy ra các sự cố môi trường. - Thực hiện các chương trình dự án trồng và bảo vệ rừng để nâng độ che phủ rừng, tăng chất lượng rừng và bảo vệ đa dạng sinh học. Đầu tư nhân lực và nguồn lực tài chính cho công tác quản lý, nghiên cứu và bảo tồn đa dạng sinh học.
  55. 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Báo cáo hàng năm của Trạm cung cấp nước sạch huyện Yên Minh. 2. Báo cáo nghiên cứu khoa học của Nguyễn Phú Duyên ( Chủ tịch HĐKH, Phó Viện trưởng - Viện Kỹ thuật và Công Nghệ Môi trường – Liên hiệp các Hội Khoa Học và Kỹ Thuật Việt Nam - LHH VN) năm 2018. 3. Đài khí tượng thủy văn Hà Giang năm 2018. 4. Phạm Hoan, năm 2019 5. K. Y. Wangand and T.S. Chung, The characterization of flat composite nanofiltration membranes and their applications in the separation of cephalexin, J. of Membrane Science 247, 37–50 (2005). 6. Langbein, W.B.; Iseri, Kathleen T. (1995). “Hydrologic Definitions: Stream”. Manual of Hydrology: Part 1. General Surface-Water Techniques (Water Supply Paper 1541-A). Reston, VA: USGS 7. Phượng Long, 2018 lich-de-thoat-ngheo/ 8. Luật BVMT Việt Nam năm 2014. 9. Trần Thị Việt Nga (2018), “Phương pháp tổng hợp xác định nhu cầu tiêu thụ nước sinh hoạt ở hộ gia đình” . T/c Môi trường và đô thị số 1+3 (114 + 115)/2018 (pp 36-41). 10. Lê Oanh, năm 2018 gioi/Ngay-Nuoc-the-gioi-2018-Nuoc-va-nhung-so-lieu-thong-ke-6894 11. Tập III: Báo cáo khí tượng thủy văn - thủy nông - Công trình thủy nông Nà Rược năm 2018. 12. Duy Tuấn, báo hà giang năm 2018
  56. 48 yen-minh-sau-hon-2-nam-tai-co-cau-737858/ 13. Số liệu của Đài khí tượng thủy văn Hà Giang và Trạm đo mưa nhân dân, huyện Yên Minh năm 2018. 14. Zainab Ramli and Haskiza Brahruji (2003) Sythesis of ZMS-5-Type zeolite using crystallinc silica of husk asb, Malaysia journal of chemistry, vol 5, No 1, pp.48-55.
  57. 49 PHỤ LỤC Một số hình ảnh khi tiến hành thực hiện đề tài Hình 1: TS. Nguyễn Phú Duyên (bên trái) và TS. Đặng Xuân Thường (bên phải, áo tối màu), chủ nhiệm Đề tài Khoa học – Công nghệ cấp nhà nước, cùng Đoàn cán bộ Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường đang khảo sát để lắp đặt hệ thống xử lý nước suối Nà Rược tại Trạm cấp nước sạch Yên Minh (ngày 10/6/2018).