Khóa luận Nghiên cứu xây dựng mô hình lưới thu sương (hơi) thành nước từ các sợi tự nhiên

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu xây dựng mô hình lưới thu sương (hơi) thành nước từ các sợi tự nhiên

1. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ ÁNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH LƯỚI THU SƯƠNG (HƠI) THÀNH NƯỚC TỪ CÁC SỢI TỰ NHIÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành: Khoa học môi trường Khoa: Môi trường Khóa học: 2014 - 2018 THÁI NGUYÊN - 2018
2. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ ÁNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH LƯỚI THU SƯƠNG (HƠI) THÀNH NƯỚC TỪ CÁC SỢI TỰ NHIÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành: Khoa học môi trường Khoa: Môi trường Lớp: K46-KHMT (NO3) Khóa học: 2014 - 2018 Giảng viên hướng dẫn: Ths. Trần Hải Đăng THÁI NGUYÊN - 2018
3. i LỜI CẢM ƠN Báo cáo thực tập vừa là cơ hội để sinh viên trình bày về những vấn đề mình quan tâm trong quá trình thực tập, đồng thời cũng là một tài liệu quan trọng giúp các giảng viên kiểm tra đánh giá quá trình học tập và kết quả thực tập của mỗi sinh viên. Để hoàn thành báo cáo thực tập này trong thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm khoa môi trường - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên em xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: - Các thầy cô giáo giảng dạy của Khoa Môi trường -Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức chuyên nghành về môi trường và các vấn đề cấp bách về môi trường hiện nay. - Giảng viên, TS. Trần Hải Đăng giáo viên trực tiếp hướng dẫn em trong đợt thực tập này đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong quá trình thực tập, xây dựng báo cáo. - Ngoài ra em cũng xin gửi lời cảm ơn tới sự hướng dẫn và giám sát của kỹ thuật viên phòng thí nghiệm khoa Môi trường Th.S Bàn Thị Mỳ đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình thực tập. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực tập Nguyễn Thị Ánh
4. ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Chỉ tiêu và phương pháp phân tích 27 Bảng 4.1. Lượng nước thu được từ các loại sợi tự nhiên 34 Bảng 4.2. Lượng nước thu được từ các lưới khác nhau 36 Bảng 4.3: Lượng nước thu được ở các nhiệt độ khác nhau 38 Bảng 4.4: Bảng phân tích các chỉ tiêu của nước sau khi thu sương 39
5. iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 : Mô hình lưới thu sương của các nước trên Thế giới 19 Hình 3.1: Các loại sợi 23 Hình 3.2. Quy trình đan lưới từ các sợi cây (Đay, gai, xơ dừa) 23 Hình 4.1 : Cây gai xanh 31 Hình 4.2 : Biểu đồ biểu thị lượng nước thu được từ các sợi 35 Hình 4.3: Biểu đồ biểu thị kích thước mắt lưới khác nhau của sợi gai 36 Hình 4.4: Biểu đồ biểu thị khả năng thu nước ở nhiệt độ khác nhau 38 Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện các chỉ tiêu của nước sau khi thu sương 40
6. iv DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng việt ĐNA Đông Nam Á NGO Tổ chức phi Chính phủ QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia UNICEF Quỹ Nhi đồng Liên Hợp Quốc WHO Tổ chức y tế Thế giới VN Việt Nam
7. v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH iii DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT iv MỤC LỤC v PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Mục tiêu của đề tài 2 1.2.1. Mục tiêu chung 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể 3 1.3. Ý nghĩa của đề tài 3 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Cơ sở khoa học và cơ sở pháp lí của đề tài 4 2.1.1. Cơ sở khoa học 4 2.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài 7 2.2. Tình hình sử dụng nước trên Thế giới và Việt Nam 8 2.2.1. Nhu cầu sử dụng nước trên thế giới 8 2.2.2. Nhu cầu sử dụng nước ở Việt Nam 10 2.2.3. Đặc điểm về sương mù. 15 2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 18 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 18 2.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 21 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1. Đối tượng nghiên cứu 22 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành 22 3.3. Nội dung nghiên cứu 22 3.4. Phương pháp nghiên cứu: 22 3.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp 22
8. vi 3.4.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm 23 3.4.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu 27 3.4.4. Phương pháp xử lý số liệu 27 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 4.1. Đặc điểm của các loại sợi 28 4.1.1. Đặc điểm của sợi đay 28 4.1.2. Đặc điểm của sợi gai 29 4.1.3. Đặc điểm sợi dừa 31 4.2. Khả năng thu sương (hơi) làm nước của các loại sợi có kích thước khác nhau 34 4.3. Nghiên cứu khả năng thu nước của các loại lưới khác nhau 35 4.4. Nghiên cứu khả năng thu nước ở nhiệt độ khác nhau 37 4.5. Đánh giá chất lượng nước sau khi thu sương 39 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 5.1. Kết luận 41 5.2. Kiến nghị 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43
9. 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu cho cuộc sống của con người, là 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 trái đất. Nó đảm bảo sự tồn tại cho tất cả các loài sinh vật trên trái đất kể cả con người, nước phục vụ cho phát triển nông - lâm - ngư nghiệp và rất nhiều ngành kinh tế khác, do đó tài nguyên nước nói chung và tài nguyên nước mặt nói riêng là một trong những yếu tố quyết định sự phát triển kinh tế xã hội của một vùng lãnh thổ hay một quốc gia. Vì vậy, 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 [9]. Tuy nhiên, nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, con người đã cố tình bỏ qua các tác động đến môi trường một cách trực tiếp hoặc gián tiếp; cùng với sự gia tăng dân số gây nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống trên trái đất. Hiện nay trên thế giới, nước sạch đang là nguồn tài nguyên cực kì quý giá và rất khan hiếm ở một số vùng đất. Theo báo cáo của WHO, khoảng 2,4 tỉ người trên thế giới không có nước sạch để uống hàng ngày và 1,8 tỉ người phải uống những nguồn nước ô nhiễm, gây ảnh hưởng đến sức khỏe và tính mạng. Hàng năm, 4.000 trẻ em tử vong vì nước bẩn và vệ sinh kém [Quỹ Nhi đồng Liên Hợp Quốc UNICEF công bố]. Giám đốc Điều hành UNICEF, bà Ann M. Veneman cho biết: “Trên thế giới, cứ 15 giây lại có một trẻ em tử vong bởi các bệnh do nước không sạch gây ra và nước không sạch là thủ phạm của
10. 2 hầu hết các bệnh và nạn suy dinh dưỡng. Chỉ tính riêng ở Châu Phi, do biến đổi khí hậu, số người chịu cảnh thiếu nước nhiều hơn vào năm 2020 là từ 75 đến 250 triệu người. Khan hiếm nước ở một số vùng khô hạn và bán khô hạn sẽ tác động lớn tới sự di cư; do hiếm nước sẽ có từ 24 triệu đến 700 triệu người dân mất chỗ ở. Tại các khu vực miền núi ở Việt Nam cũng đang đối diện với tình trạng khan hiếm nguồn nước sạch trầm trọng. Trong bối cảnh nguồn nước mặt đang dần trở nên cạn kiện còn nguồn nước ngầm thì không phải nơi nào cũng có. Đặc biệt tại các khu vực miền núi phía Bắc thì việc tìm được nguồn nước ngầm là rất khó khăn. Ngoài ra thì chất lượng của các nguồn nước cũng không đáp ứng được nhu cầu sinh hoạt hàng ngày. Cho đến thời điểm này theo thông tin của Ban Chỉ đạo quốc gia về chương trình nước sạch và vệ sinh môi trường thì 60% người dân vùng nông thôn, miền núi không có nước sạch để sử dụng. Theo ước tính của Quỹ Nhi đồng Liên Hợp Quốc (UNICEF) ở Việt Nam có khoảng 17 triệu (52%) trẻ em chưa được sử dụng nước sạch. Do đó, cần phải nhanh chóng có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước [9]. Tại các vùng núi cao luôn có một lượng sương dày đặc quanh năm. Ở nước ra có rất nhiều loại sợi tự nhiên có khả năng hút ẩm, giữ nước tốt như sợi gai, sợi đay, sợi dừa, Các loại sợi này là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm có thể phục vụ cho việc thu sương rất tốt. Từ đó em đưa ra ý tưởng làm đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình lưới thu sương (hơi) thành nước từ các sợi tự nhiên” nhằm cung cấp nước sạch cho các tỉnh vùng núi của Việt Nam. 1.2. Mục tiêu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu chung Đánh giá khả năng thu sương (hơi) của một số sợi có nguồn gốc tự nhiên để tạo nước.
11. 3 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá khả năng thu sương (hơi) của các sợi tự nhiên: sợi đay, sợi gai, sợi dừa. - Tìm ra điều kiện thu sương (hơi) tốt nhất: kiểu lưới, nhiệt độ. - Đánh giá chất lượng nước sau khi thu được. 1.3. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: Giúp bản thân em có cơ hội tiếp cận với cách thức thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học, giúp em vận dụng kiến thức đã học vào thực tế và rèn luyện, tiếp thu và học hỏi những kinh nghiệm từ thực tế. Trên cơ sở những kiến thức nắm được sẽ là hành trang phục vụ cho công việc của sinh viên sau khi ra trường. - Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của đề tài là bước đầu đánh giá được khả năng thu sương tạo nước sạch từ các sợi tự nhiên. Đưa ra biện pháp mới trong việc cung cấp nguồn nước sạch cho cộng đồng.
12. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở khoa học và cơ sở pháp lí của đề tài 2.1.1. Cơ sở khoa học - Khái niệm nước: Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có công thức hóa học là H2O. Với các tính chất lí hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hydro và tính bất thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống. 70% diện tích của Trái Đất được nước che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong các nguồn có thể khai thác dùng làm nước uống. Bên cạnh nước "thông thường" còn có nước nặng và nước siêu nặng. Ở các loại nước này, các nguyên tử hidro bình thường được thay thế bởi các đồng vị doteri và triti. Nước nặng có tính chất vật lý (điểm nóng chảy cao hơn, nhiệt độ sôi cao hơn, khối lượng riêng cao hơn) và hóa học khác với nước thường. - Khái niệm nước sạch: Nước sạch là nước không màu, không mùi, không vị, có thể chứa các yếu tố vật lý hóa học và vi sinh trong mức độ cho phép không gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Đáp ứng các chỉ tiêu theo quy định của Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt - QCVN 02:2009/BYT do Bộ Y tế ban hành ngày 17/6/2009. Cấu tạo và tính chất của phân tử nước: *Cấu tạo Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy. Về mặt hình học thì phân tử nước có góc liên kết là 104,45°. Do các cặp điện
13. 5 tử tự do chiếm nhiều chỗ nên góc này sai lệch đi so với góc lý tưởng của hình tứ diện. Chiều dài của liên kết O-H là 96,84 picomet. Tính lưỡng cực: Oxy có độ âm điện cao hơn hidro. Việc cấu tạo thành hình ba góc và việc tích điện từng phần khác nhau của các nguyên tử đã dẫn đến cực tính dương ở các nguyên tử hidro và cực tính âm ở nguyên tử oxy, gây ra sự lưỡng cực. Dựa trên hai cặp điện tử đơn độc của nguyên tử oxy, lý thuyết VSEPR đã giải thích sự sắp xếp thành góc của hai nguyên tử hidro, việc tạo thành moment lưỡng cực và vì vậy mà nước có các tính chất đặc biệt. Vì phân tử nước có tích điện từng phần khác nhau nên một số sóng điện từ nhất định như sóng cực ngắn có khả năng làm cho các phân tử nước dao động, dẫn đến việc nước được đun nóng. Hiện tượng này được áp dụng để chế tạo lò vi sóng. Liên kết hidro: Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua liên kết hidro và nhờ vậy có lực hút phân tử lớn. Đây không phải là một liên kết bền vững. Liên kết của các phân tử nước thông qua liên kết hidro chỉ tồn tại trong một phần nhỏ của một giây, sau đó các phân tử nước tách ra khỏi liên kết này và liên kết với các phân tử nước khác.Đường kính nhỏ của nguyên tử hidro đóng vai trò quan trọng cho việc tạo thành các liên kết hidro, bởi vì chỉ có như vậy nguyên tử hidro mới có thể đến gần nguyên tử oxy một chừng mực đầy đủ. Các chất tương đương của nước, thí dụ như dihidro sulfua (H2S), không tạo thành các liên kết tương tự vì hiệu số điện tích quá nhỏ giữa các phần liên kết. Việc tạo chuỗi của các phân tử nước thông qua liên kết cầu nối hidro là nguyên nhân cho nhiều tính chất đặc biệt của nước, thí dụ như nước mặc dù có khối lượng mol nhỏ vào khoảng 18 g/mol vẫn ở thể lỏng trong điều kiện tiêu chuẩn. Ngược lại, H2S tồn tại ở dạng khí cùng ở trong những điều kiện này. Nước có khối lượng riêng lớn nhất ở 4 độ Celcius và nhờ vào đó mà băng đá có thể nổi lên trên mặt nước; hiện tượng này được giải thích nhờ vào liên kết cầu nối hidro [14].
14. 6 * Các tính chất hóa lý của nước: Cấu tạo của phân tử nước tạo nên các liên kết hidro giữa các phân tử là cơ sở cho nhiều tính chất của nước. Cho đến nay một số tính chất của nước vẫn còn là câu đố cho các nhà nghiên cứu mặc dù nước đã được nghiên cứu từ lâu. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đã được Anders Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius. Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ Celcius, còn nhiệt độ sôi (760 mm Hg) bằng 100 độ Celcius. Nước đóng băng được gọi là nước đá. Nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước. Nước có nhiệt độ sôi tương đối cao nhờ liên kết hidro. Dưới áp suất bình thường nước có khối lượng riêng (tỷ trọng) cao nhất là ở 4°C: 1 g/cm³ đó là vì nước vẫn tiếp tục giãn nở khi nhiệt độ giảm xuống dưới 4°C. Điều này không được quan sát ở bất kỳ một chất nào khác. Điều này có nghĩa là: Với nhiệt độ trên 4°C, nước có đặc tính giống mọi vật khác là nóng nở, lạnh co; nhưng với nhiệt độ dưới 4°C, nước lại lạnh nở, nóng co. Do hình thể đặc biệt của phân tử nước (với góc liên kết 104,45°), khi bị làm lạnh các phân tử phải rời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở. Vì vậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng.Khi đông lạnh dưới 4°C, các phân tử nước phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở. Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực. Các hợp chất phân cực hoặc có tính ion như axit, rượu và muối đều dễ tan trong nước. Tính hòa tan của nước đóng vai trò rất quan trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xẩy ra trong dung dịch nước. Nước tinh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nước hay có tạp chất pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước cho phép dòng điện chạy qua. Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hay bazơ. Ở 7 pH (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyt (OH-) cân
15. 7 + bằng với hàm lượng của hydronium (H3O ). Khi phản ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như HCl, nước phản ứng như một chất kiềm. + - HCl + H2O ↔ H3O + Cl Với ammoniac nước lại phản ứng như một axit: + - NH3 + H2O ↔ NH4 + OH [Tổng quan về nước 2013] 2.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài *Văn bản Luật - Luật Bảo vệ môi trường năm 2014; Số: 55/2014/QH13 - Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ngày 21 tháng 6 năm 2012; * Văn bản dưới Luật - 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 19/2015/NĐ-CP ngày 14/2/2015 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường; - Thông tư số 47/2017/TT-BTNMT ngày 07/11/2017 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về giám sát khai thác, sử dụng tài nguyên nước; - Thông tư số 73/2017/TT-BTNMT ngày 29/12/2017 của Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành hệ thống chỉ tiêu thống kê ngành tài nguyên và môi trường; - Thông tư số 50/2015/TT-BYT ngày 11/12/2015 của Bộ Y tế Quy định việc kiểm tra vệ sinh, chất lượng nước ăn uống, nước sinh hoạt. * Một số văn bản khác - QCVN 02:2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.
16. 8 - QCVN 01:2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (đối với nước dùng để ăn uống, nước dùng cho các cơ sở chế biến thực phẩm); - QCVN 08-MT:2015/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt - TCVN 6492:2011 Chất lượng nước - Xác định pH. 2.2. Tình hình sử dụng nước trên Thế giới và Việt Nam Tài nguyên nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên có thể tái tạo nhưng cũng có thể bị cạn kiệt tùy vào tốc độ khai thác của con người và khả năng tái tạo của môi trường. Ngày nay, sử dụng nước cho mọi hoạt động đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, việc sử dụng khai thác nguồn tài nguyên này gây ra những hậu quả ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn tài nguyên nước. 2.2.1. Nhu cầu sử dụng nước trên thế giới Khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn nuôi thì đồng ruộng dần dần phát triển ở miền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn. Lúc đầu cư dân còn ít và nước thì đầy ắp trên các sông hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dài thì cũng chỉ cần chuyển cư không xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đẹp hơn. Vì vậy, nước được xem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề nước chưa có gì là quan trọng. Tình hình thay đổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện và càng ngày càng phát triển như vũ bão. Hấp dẫn bởi nền công nghiệp mới ra đời, từng dòng người từ nông thôn đổ xô vào các thành phố và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tục cho đến ngày nay.Đô thị trở thành những nơi tập trung dân cư quá đông đúc, tình trạng này tác động trực tiếp đến vấn đề về nước càng ngày càng trở nên nan giải [10]. Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nông nghiệp và sự nâng cao mức sống của con người. Theo sự ước
17. 9 tính, bình quân trên toàn thế giới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50% cho nông nghiệp và 10%cho sinh hoạt. Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay đổi tùy thuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia. Thí dụ: Ở Hoa Kỳ, khoảng 44% nước được sử dụng cho công nghiệp, 47% sử dụng cho nông nghiệp và 9% cho sinh hoạt và giải trí (Chiras, 1991). Ở Trung Quốc thì 7% nước được dùng cho công nghiệp, 87% cho công nghiệp, 6% sử dụng cho sinh hoạt và giải trí. (Chiras, 1991). Nhu cầu về nước trong công nghiệp: Sự phát triển càng ngày càng cao của nền công nghiệp trên toàn thế giới càng làm tăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất , chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho công nghiệp. Thí dụ: cần 1.700 lít nước để sản xuất một thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc một thùng dầu mỏ chừng 160 lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất 1 tấn giấy hoặc 1,5 tấn thép, cần 2.000.000 lít nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp. Theo đà phát triển của nền công nghiệp hiện nay trên thế giới có thể dự đoán đến năm 2000 nhu cầu nước sử dụng cho công nghiệp tăng 1.900 km3/năm có nghĩa là tăng hơn 60 lần so với năm 1900. Phần nước tiêu hao không hoàn lại do sản xuất công nghiệp chiếm khoảng từ 1 - 2% tổng lượng nước tiêu hao không hoàn lại và lượng nước còn lại sau khi đã sử dụng được quay về sông hồ dưới dạng nước thải chứa đầy những chất gây ô nhiễm [10]. Nhu cầu về nước trong nông nghiệp: Sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp như sự thâm canh tăng vụ và mở rộng diện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một lượng nước ngày càng cao. Theo M.I.Lvovits (1974), trong tương lai do thâm canh nông nghiệp mà dòng chảy cả năm của các con sông trên toàn thế giới có thể giảm đi khoảng 700 km3/năm. Phần lớn nhu cầu về nước được thỏa mãn nhờ mưa ở vùng có khí hậu ẩm, nhưng cũng thường được bổ sung
18. 10 bởi nước sông hoặc nước ngầm bằng biện pháp thủy lợi nhất là vào mùa khô. Người ta ước tính được mối quan hệ giữa lượng nước sử dụng với lượng sản phẩm thu được trong quá trình canh tác như sau: để sản xuất 1 tấn lúa mì cần đến 1.500 tấn nước, 1 tấn gạo cần đến 4.000 tấn nước và 1 tấn bông vải cần đến 10.000 tấn nước. Sở dĩ cần số lượng lớn nước như vậy chủ yếu là do sự đòi hỏi của quá trình thoát hơi nước của cây, sự bốc hơi nước của lớp nước mặt trên đồng ruộng, sự trực di của nước xuống các lớp đất bên dưới và phần nhỏ tích tụ lại trong các sản phẩm nông nghiệp. Dự báo nhu cầu về nước trong nông nghiệp đến năm 2000 sẽ lên tới 3.400 km3/năm, chiếm 58% tổng nhu cầu về nước trên toàn Thế giới [10]. Nhu cầu về nước Sinh hoạt và giải trí: Theo sự ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5-10 lít nước/ người/ ngày. Ngày nay, do sự phát triển của xã hội loài người ngày càng cao nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày cũng càng tăng theo nhất là ở các thị trấn và ở các đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần nhiều hơn. Theo sự ước tính đó thì đến năm 2000, nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí sẽ tăng gần 20 lần so với năm 1900, tức là chiếm 7% tổng nhu cầu nước trên thế giới. Ngoài ra, còn rất nhiều nhu cầu khác về nước trong các hoạt động khác của con người như giao thông vận tải, giải trí ở ngoài trời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội nhu cầu này cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã hội [10]. 2.2.2. Nhu cầu sử dụng nước ở Việt Nam Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới ẩm có lượng mưa tương đối lớn trung bình từ 1.800 mm - 2.000 mm, nhưng lại phân bố không đồng đều mà tập trung chủ yếu vào mùa mưa từ tháng 4-5 đến tháng 10, riêng vùng duyên hải Trung bộ thì mùa mưa bắt đầu và kết thúc chậm hơn vài ba tháng. Sự phân bố không đồng đều lượng mưa và dao động phức tạp theo thời gian là nguyên
19. 11 nhân gây nên nạn lũ lụt và hạn hán thất thường gây nhiều thiệt hại lớn đến mùa màng và tài sản ảnh hưởng đến nền kinh tế quốc gia, ngoài ra còn gây nhiều trở ngại cho việc trị thủy, khai thác dòng sông. Theo sự ước tính thì lượng nước mưa hằng năm trên toàn lãnh thổ khoảng 640 km3 , tạo ra một lượng dòng chảy của các sông hồ khoảng 313 km3 . Nếu tính cả lượng nước từ bên ngoài chảy vào lãnh thổ nước ta qua hai con sông lớn là sông Cửu long ( 550 km3 ) và sông Hồng ( 50 km3 ) thì tổng lượng nước mưa nhận được hằng năm khoảng 1.240 km3 và lượng nước mà các con sông đổ ra biển hằng năm khoảng 900 km3 . Như vậy so với nhiều nước, Việt nam có nguồn nước ngọt khá dồi dào lượng nước bình quân cho mỗi đầu người đạt tới 17.000 m3 / người/ năm. Do nền kinh tế nước ta chưa phát triển nên nhu cầu về lượng nước sử dụng chưa cao, hiện nay mới chỉ khai thác được 500 m3 /người/năm nghĩa là chỉ khai thác được 3% lượng nước được tự nhiên cung cấp và chủ yếu là chỉ khai thác lớp nước mặt của các dòng sông và phần lớn tập trung cho sản xuất nông nghiệp [10]. 2.2.2.1. Nước ngầm Nước tàng trữ trong lòng đất cũng là một bộ phận quan trọng của nguồn tài nguyên nước ở Việt Nam. Mặc dù nước ngầm được khai thác để sử dụng cho sinh hoạt đã có từ lâu đời nay; tuy nhiên việc điều tra nghiên cứu nguồn tài nguyên này một cách toàn diện và có hệ thống chỉ mới được tiến hành trong chừng chục năm gần đây. Hiện nay phong trào đào giếng để khai thác nước ngầm được thực hiện ở nhiều nơi nhất là ở vùng nông thôn bằng các phương tiện thủ công, còn sự khai thác bằng các phương tiện hiện đại cũng đã được tiến hành nhưng còn rất hạn chế chỉ nhằm phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt ở các trung tâm công nghiệp và khu dân cư lớn mà thôi [10].
20. 12 2.2.2.2. Nước khoáng và nước nóng. Theo thống kê chưa đầy đủ thì ở Việt Nam có khoảng 350 nguồn nước khoáng và nước nóng, trong đó nhóm chứa Carbonic tập trung ở nam Trung bộ, đông Nam bộ và nam Tây nguyên; nhóm chứa Sulfur Hydro ở Tây Bắc và miền núi Trung bộ; nhóm chứa Silic ở trung và nam Trung bộ; nhóm chứa Sắt ở đồng bằng Bắc bộ; nhóm chứa Brom, Iod và Bor có trong các trầm tích miền võng Hà Nội và ven biển vùng Quảng Ninh; nhóm chứa Fluor ở nam Trung bộ Phần lớn nước khoáng cũng là nguồn nước nóng, gồm 63 điểm ấm với nhiệt độ từ 300oC – 400oC; 70 điểm nóng vừa với nhiệt độ từ 41oC – 60oC và 36 điểm rất nóng với nhiệt độ từ 600oC – 1000oC; hầu hết là mạch ngầm chỉ có 2 mạch lộ thiên thuộc loại ấm gặp ở trung Trung bộ và ở đông Nam bộ. Từ những số liệu trên cho thấy rằng tài nguyên nước khoáng và nước nóng của Việt Nam rất đa dạng về kiểu loại và phong phú có tác dụng chửa bệnh, đồng thời có tác dụng giải khát và nhiều công dụng khác. Trong những năm gần đây nhu cầu nước sử dụng cho công nghiệp và sinh hoạt không ngừng tăng lên theo đà phát triển của công nghiệp, sự gia tăng dân số, mức sống của người dân không ngừng được nâng cao và sự phát triển của các đô thị [10]. Nước sử dụng cho nông nghiệp cũng tăng lên do việc mở rộng diện tích đất canh tác và sự thâm canh tăng vụ. Theo sự ước tính của các nhà chuyên môn thì từ nay đến năm 2000 để đưa diện tích tưới cho nông nghiệp lên 6,5 triệu ha thì tổng lượng nước cần khoảng 60km3 , cho chăn nuôi khoảng 10 -15 km3 , nhu cầu về nước cho 80 triệu dân khoảng 8 km3 ; tính chung nhu cầu về nước sẽ tăng lên khoảng từ 90 - 100 km3 . Như vậy đến năm 2000 lượng nước cần cho sự phát triển đạt xấp xỉ khoảng 30% lượng nước được cung cấp trên toàn lãnh thổ. Ðiều đặc biệt là nhu cầu này phần lớn tập trung vào mùa khô trong khi mực nước trong các sông ngòi xuống thấp nên có nơi nước sẽ
21. 13 không đủ dùng, điều này cho thấy nếu không quản lý và phân phối tốt sẽ xảy ra tình trạng thiếu nước gay gắt như hiện nay [10]. 2.2.2.3. Tình hình sử dụng nước trong các hoạt động kinh tế Việt Nam là nước ĐNA có chi phí nhiều nhất cho thủy lợi. Cả nước hiện nay có 75 hệ thống thủy nông với 659 hồ, đập lớn và vừa, trên 3500 hồ đập nhỏ 1000 cống tiêu, trên 2000 trạm bơm lớn nhỏ, trên 10000 máy bơm các loại có khả năng cung cấp 60-70 tỷ m3 /năm. Tuy nhiên, hệ thống thủy nông đã xuống cấp nghiêm trọng, chỉ đáp ứng 50-60% công suất thiết kế. Lượng nước sử dụng hằng năm cho nông nghiệp khoảng 93 tỷ m3 , cho công nghiệp khoảng 17,3 tỷ m3 , cho dịch vụ là 2 tỷ m3 , cho sinh hoạt là 3,09 tỷ m3 . Tính đến năm 2030 cơ cấu dùng nước sẽ thay đổi theo xu hướng Nông nghiệp 75%, Công nghiệp 16%, tiêu dùng 9%. Nhu cầu dùng nước sẽ tăng gấp đôi, chiếm khoảng 1/10 lượng nước sông ngòi, 1/3 lượng nước nội địa, 1/3 lượng nước chảy ổn định. Do lượng mưa lớn, địa hình dốc, nước ta là một trong 14 nước có tiềm năng thuỷ điện lớn. Các nhà máy thủy điện hiện nay sản xuất khoảng 11 tỷ kWh, chiếm 72 đến 75% sản lượng điện cả nước. Với tổng chiều dài các sông và kênh khoảng 40000km, đã đưa và khai thác vận tải 1500 km, trong đó quản lý trên 800km. có những sông suối tự nhiên, thác nước, được sử dụng làm các điểm tham quan du lịch. Về nuôi trồng thủy hải sản, nước ta có 1 triệu ha mặt nước ngọt, 400000 ha mặt nước lợ và 1470 000 ha mặt nước sông ngòi có hơn 14 triệu ha mặt nước nội thủy và lãnh hải. Tuy nhiên cho đến nay mới sử dụng 12,5% diện tích mặt nước lợ, nước mặn và 31% diện tích mặt nước ngọt. Nhiều hồ và đập nhỏ hơn trên khắp toàn quốc phục vụ tưới tiêu như Cấm Sơn (Bắc Giang), Bến En và Cửa Đạt (Thanh Hóa), Đô Lương (Nghệ An) Theo số liệu thống kê, Việt Nam hiện có hơn 3500 hồ chứa nhỏ và khoảng 650 hồ chứa cỡ lớn và
22. 14 trung bình dùng để sản xuất thủy điện, kiểm soát lũ lụt, giao thông đường thủy thủy lợi và nuôi trồng thủy sản [10]. 2.2.2.4. Tình hình khai thác sử dụng nước trong đời sống sinh hoạt Đời sống sinh hoạt hằng ngày của con người sử dụng rất nhiều nước sinh hoạt. về mặt sinh lý mỗi người cần 1-2 lít nước/ ngày. Và trung bình nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của một người trong một ngày 10-15 lít cho vệ sinh cá nhân, 20-200 lít cho tắm, 20-50 lít cho làm cơm, 40-80 lít cho giạt bằng máy - Ở khu vực thành thị Việt Nam có 708 đô thị bao gồm 5 thành phố trực thuộc trung ương, 86 thành phố và thị xã thuộc tỉnh, 617 thị trấn với 21,59 triệu người( chiếm 26,3% dân số toàn quốc . Có trên 240 nhà máy cấp nước đô thị với tổng công suất thiết kế là 3,42 triệu m3 / ngày. Trong đó 92 nhà máy sử dụng nguồn nước mặt với tổng công suất khoảng 1,95 triệu m3 /ngày và 148 nhà máy sử dụng nguồn nước dưới đất với tổng công suất khoảng 1,47 triệu m3 /ngày. Một số địa phương khai thác 100% nước dưới đất để cung cấp cho sinh hoạt sản xuất như Hà Nội, Hà Tây, Hưng Yên, Vĩnh Phúc các tỉnh thành Hải Phòng, Hà Nam, Nam Định, Gia Lai, Thái Bình khai thác 100% nước mặt. Nhiều địa phương dùng cả hai nguồn nước. Tổng công suất nước hiện có của các nhà máy cấp nước có thể cung cấp khoảng 150 lít nước sạch mỗi ngày. Tuy nhiên, do cơ sơ hạ tầng xuống cấp lạc hậu nên tỷ lệ thất thoát nước sạch khá cao ( có nơi tỉ lệ lên tới 40%). Nên thực tế nhiều đô thị chỉ có khoảng 40- 50 lít/người/ngày. - Ở khu vực nông thôn Đối với khu vực nông thôn VN có khoảng 36.7 triệu người dân được cấp nước sạch (trên tổng số người dân 60,44 triệu). Tỉ lệ dân số nông thôn được cấp nước sinh hoạt lớn nhất ở vùng Nam Bộ chiếm khoảng 66,7%, đồng bằng
23. 15 sông hồng 65,1% đồng bằng sông cửu long 62,1%. Tại Hà Nội, tổng lượng nước dưới đất được khai thác là 1 100 000 m3 /ngày đêm. Trong đó, phía nam sông hồng khai thác với lưu lượng 700,000m3 /ngày đêm. Trên địa bàn hà nội hiện nay khoảng trên 100 000 giếng khoan khai thác nước kiểu UNICEF của các hộ gia đình, hơn 200 giếng khoan của công ty nước sạch quản lý và 500 giếng khoan khai thác nước của các trạm phát nước nông thôn. Các tỉnh ven biển miền tây nam bộ như: Kiên Giang, Trà Vinh, Bến Tre, Long An do nguồn nước ngọt trên các sông rạch ao hồ không đủ phục vụ nhu cầu của đời sống và sản xuất, vì vậy nguồn nước cung cấp chủ yếu được khai thác từ nguồn dưới đất. Khoảng 80% dân số ở 4 tỉnh Trà Vinh, Sóc Trăng ,Bạc Liêu, Cà Mau đang sử dụng nước ngầm mỗi ngày [10]. 2.2.3. Đặc điểm về sương mù. * Khái niệm : Sương mù là hiện tượng hơi nước ngưng tụ thành các hạt nhỏ li ti giống như mây nhưng hiện ra áp mặt đất thay vì trên trời cao. Sương mù tạo nên từ lên từ hơi ẩm trên Trái Đất bốc hơi; khi bốc hơi, hơi ẩm chuyển động lên cao, lạnh dần và ngưng tụ tạo thành hiện tượng sương mù [15]. * Đặc điểm về sương mù: - Sương mù cấu tạo bằng nhiều cách, phụ thuộc vào phương thức giảm nhiệt để gây ra sự ngưng tụ. - Mù là hiện tượng tập hợp các hạt bụi, khói lơ lửng trong không khí, làm giảm tầm nhìn ngang. Mù mạnh có thể làm giảm tầm nhìn ngang xuống vài trăm mét, thậm chí hàng chục mét như sương mù mạnh. Mù thường do nguyên nhân địa phương như cháy rừng, môi trường ô nhiễm. - Sương mù và mù đều là hiện tương khí tượng nguy hiểm. Đặc biệt đối với giao thông vận tải đường bộ, đường sông, đường biển và hàng không, hàng năm sương mù đã gây ra những trở ngại và tổn thất không nhỏ.
24. 16 - Ngày nay môi trường không khí càng ngày càng ô nhiễm nên sương mù và mù xảy ra nhiều hơn và cường độ mạnh hơn. * Nguyên nhân hình thành sương mù Sương mù là một hiện tượng khí tượng mà chúng ta thường thấy và cũng rất đáng quan tâm. Tuy nhiên sương mù không phải lúc nào cũng có thường xuyên. Về cơ bản sương mù muốn hình thành được phải thỏa mãn một số điều kiện sau: - Ðộ ẩm tương đối của không khí phải cao - Nhiệt độ không khí tương đối thấp. - Tốc độ gió yếu hoặc lặng gió. Sương mù thường xuất hiện khi không khí từ mặt nước, ao, hồ, sông suối có độ ẩm tương đối lớn di chuyển tới vùng có nhiệt độ mặt đệm thấp hơn. * Phân loại sương mù - Sương mù bốc hơi: Sương mù bốc hơi được hình thành khi nhiệt độ ở mặt nước nhỏ hơn nhiệt độ của lớp không khí bên trên của nó; lúc này sự bay hơi hầu như không xảy ra do sức trương hơi nước trong lớp không khí bên trên nhỏ hơn sức trương hơi nước ở mặt nước và như vậy trạng thái bão hòa của hơi nước trong lớp không khí bên trên mặt nước không thể đạt được. Ngược lại, khi nhiệt độ của lớp không khí bên trên mặt nước nhỏ hơn nhiệt độ mặt nước thì sự bay hơi tiếp tục xảy ra. Khi độ ẩm không khí phía trên đã đạt đến trạng thái bão hòa, lượng hơi nước thừa ngưng kết tạo thành sương mù. - Sương mù bình lưu: Ðược hình thành khi khối không khí nóng di chuyển trên các mặt đệm trải dưới lạnh đi; khi đó trong khối không khí sẽ tạo thành một lớp nghịch nhiệt và sương mù được tạo thành từ mặt đất đến ranh giới của lớp nghịch nhiệt. Trong thực tế thì nguyên nhân hình thành sương mù loại này rất đa dạng, người ta phân ra làm 2 loại sương mù bình lưu chính như sau:
25. 17 a, Sương mù bình lưu nóng: Ðược xuất hiện trong trường hợp không khí bị lạnh đi khi mặt đệm lạnh hơn nó, đây là dạng phổ biến nhất của sương mù bình lưu, hình thành trong khối không khí nóng ẩm, như khối không khí nhiệt đới biển khi đi vào đất liền có nhiệt độ thấp hơn. Ở nước ta thường thấy sương mù loại này từ biển đông vào đất liền trong các tháng mùa lạnh. b. Sương mù bình lưu lạnh: Xuất hiện trên một khoảng nước khi có hơi nước bốc hơi từ mặt nước ấm vào không khí lạnh, trên đất liền có thể gặp sương mù bốc hơi từ lòng sông, hồ, ao - Sương mù front Ðây là loại sương mù xuất hiện trong trường hợp khi front nóng đi qua có mưa, nhờ sự bay hơi của các giọt nước mưa nên không khí gần mặt đất sẽ bão hòa, đồng thời áp suất giảm nhanh, không khí giãn nở đoạn nhiệt và lạnh đi, vì vậy hơi nước ở sát mặt đất dễ ngưng kết lại thành sương mù. - Sương mù bức xạ Loại sương mù này thường xuất hiện trong lưỡi áp cao lạnh lục địa, xảy ra vào thời kỳ đầu và giữa mùa đông khi không khí tương đối ẩm, nhiệt độ thấp và trời quang mây. Thời gian xuất hiện thường xảy ra nửa đêm về sáng. - Trong trường hợp lặng gió, sương mù bức xạ hình thành trong lớp không khí sát mặt đất (cách mặt đất từ 2-5 m) trên mặt nước và trong thung lũng. - Khi tốc độ gió chỉ đạt khoảng 2-3 m/s thì sương mù bức xạ phát triển thành một lớp dày hơn, có thể phát triển tới độ cao từ 100-150 m. - Sương mù bức xạ mặt đất thường tan đi cùng với lớp nghịch nhiệt ở lớp sát đất và thường không tồn tại được lâu khi mặt trời xuất hiện.
26. 18 - Loại sương mù này hình thành theo từng nhóm, nếu có sương mù bức xạ trên cao có thể nó nhập vào với mây tầng thấp và nó sẽ tồn tại được lâu hơn [15]. 2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Các chuyên gia tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) đã phát minh ra một màng lưới đặc biệt có khả năng trưng thu nước từ sương mù ban mai, nhằm cung cấp nước uống cho vùng sâu, vùng xa. Để trưng thu nước, các chuyên gia đã đặt màng lưới đặc biệt này trên các đỉnh đồi trong khu vực có sương mù nhiều và liên tục. Hơi ẩm trong sương ngưng tụ thành nước trên lưới và chảy xuống các bình chứa nước. Người dân địa phương có thể dùng nước này để uống hoặc cung cấp cho hệ thống tưới tiêu [16]. - Nhu cầu về nước tại các vùng đất khô cằn trên thế giới luôn là mối băn khoăn đối với các nhà nghiên cứu. Giờ đây, với công nghệ thu sương mù đơn giản, nguồn nước dồi dào và rẻ tiền thay thế cho nước mưa sẽ là giải pháp cho tình trạng khan hiếm của các nước. - Trí tuệ con người là một trong những bí ẩn trong giới khoa học. Con người đã vận dụng trí thông minh của mình sáng tạo ra những công cụ khác nhau để thích nghi với môi trường sống khắc nghiệt. Trong nhiều năm qua, các quốc gia có nguồn nước uống hạn chế như Chile, Peru, Nam Phi và Mexico đã thử nghiệm một số hình thức thu gom sương mù. Giờ đây, các nhà nghiên cứu của Học viện Công nghệ Massachusetts và đồng nghiệp tại Chile đã lần đầu tiên phát triển một nghiên cứu có hệ thống nhằm tối ưu hóa hiệu quả của việc thu nước từ sương mù. Phát hiện của họ đã được công bố trên tạp chí Langmuir tháng trước. Tạo ra nước từ không khí loãng nghe có vẻ không khả thi, nhưng các chuyên gia đã làm được điều đó. Phát minh của họ là một màng lưới đặc biệt
27. 19 có khả năng trưng thu nước từ sương mù ban mai, nhằm cung cấp nước uống cho vùng sâu, vùng xa. Các nhà sử học không thể biết chính xác con người đã bắt đầu bẫy sương mù từ khi nào. Các kỹ sư hiện đại đã mày mò khám phá ý tưởng này từ năm 1901 và thử nghiệm trên ngọn núi Table ở Nam Phi. Năm 1969, Nam Phi đã có một bước tiến lớn, chính phủ nước này đã tìm kiếm được một nguồn nước thích hợp phục vụ cho lực lượng không quân của họ tại trạm radar Marieskop. Hình 2.1 : Mô hình lưới thu sương của các nước trên Thế giới Hai tấm lưới nhựa khổng lồ (chiều dài 28m, chiều cao 3,6m). Chúng có tác dụng thu thập và dự trữ nước trong không khí vào những ngày có sương mù. Hai tấm nhựa này được sử dụng trong vòng 15 tháng. Trong khoảng thời gian đó, lượng nước thu được hàng ngày lên đến 11lít/m2. Dụng cụ bẫy sương mù được làm từ những chiếc lưới với chất liệu chắc chắn và được cố định trên mặt đất bởi chiếc cột vững chãi.
28. 20 Khi xuất hiện sương mù, những giọt nước nhỏ sẽ bám vào lưới. Chúng sẽ kết hợp với nhau dần dần tích tụ thành những giọt nước với kích thước lớn hơn. Khi kích thước tăng lên, chúng sẽ càng nặng và dễ bị trọng lực kéo xuống. Nhờ tác dụng của trọng lực nước sẽ tự động chảy xuống hồ dự trữ thông qua một rãnh nước được thiết kế bên dưới tấm lưới khổng lồ. Hệ thống này hoạt động rất tốt, nhưng hiệu quả của nó còn phụ thuộc vào loại mắt lưới được sử dụng. Nhóm nghiên cứu đã đo sự thay đổi lượng nước dựa trên những thay đổi độ dày sợi lưới, kích thước mắt lưới và lớp phủ của sợi lưới. Họ nhận thấy rằng giảm thiểu cả độ lớn mắt lưới và kích thước sợi lưới làm tăng lượng nước đáng kể; trong khi độ dày sợi lưới phù hợp là khoảng ba lần bề rộng sợi tóc người. Nếu sợi lưới có kích thước mỏng hơn, có thể thu được nhiều nước hơn nhưng thiết bị sẽ không bền. + Máy gom sương mù lớn nhất Thế giới
29. 21 Máy thu gom sương mù lớn nhất thế giới sử dụng hàng rào lưới khổng lồ để gom sương mù dày đặc trong sa mạc Ma-rốc và biến nó trở thành nước sạch. Với diện tích bề mặt lên tới 600 m2, những công cụ này lợi dụng sương mù dày đặc phủ kín khu vực Aït Baâmrane sáu tháng trong năm. Theo kết quả báo cáo, mỗi máy thu gom sương mù này có thể thu được 17 gallon (hơn 64 lít) nước sạch và an toàn cho mỗi m2 lưới. Cùng với máy bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời, hệ thống đường ống, các máy gom sương này có thể cung cấp nước sạch cho 400 cư dân địa phương, và những người đang phải xếp hàng để có nước tại các khu vực khô cằn [16]. 2.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam - Trước thực trạng khan hiếm nước trong mùa khô của nhiều thôn vùng cao thuộc tỉnh Hà Giang, đoàn từ thiện của Mạng nghe nhìn Việt Nam (VNAV) đã có sáng kiến ứng dụng lưới để thu sương nhằm cung cấp bổ sung nước sinh hoạt cho bà con nơi đây. Đoàn từ thiện đã đặt mua 100 m lưới từ Chi-lê cùng các thiết bị phục vụ nghiên cứu khác để tiến hành thử nghiệm tại các điểm như xã Thượng Phùng, Lùng Tám, Mỏ Nhà Cao [17]. - Do điều kiện thực tế khác nhau, công nghệ này chưa được ứng dụng nhiều tại Việt Nam nên cần nghiên cứu, thực nghiệm ứng dụng chuyển giao để đánh giá hiệu quả và đề xuất được mô hình tối ưu, phù hợp với điều kiện thực tế ở các tỉnh vùng núi phía Bắc.
30. 22 PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng nghiên cứu - Các loại sợi tự nhiên : Sợi gai, sợi đay, sợi dừa và nước sau khi thu được. 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành - Địa điểm : Phòng thí nghiệm – khoa Môi trường – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. - Thời gian: Từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 05 năm 2018. 3.3. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu khả năng thu sương (hơi) làm nước của các loại sợi khác nhau ( sợi gai, sợi đay, sợi dừa). - Nghiên cứu khả năng thu nước của các loại lưới khác nhau ( mắt lưới có kích thước 2 x 2; 1,5 x 1,5; 1 x 1). - Nghiên cứu khả năng thu nước ở nhiệt độ khác nhau ( 10oC; 15oC; 20oC). - Đánh giá chất lượng nước sau khi thu sương. 3.4. Phương pháp nghiên cứu: 3.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp - Tham khảo các tài liệu có sẵn liên quan đến vấn đề nghiên cứu. - Thu thập các số liệu tài liệu, văn bản pháp luật có liên quan đến quản lý môi trường nước, tiêu chuẩn môi trường nước hợp vệ sinh. - Thu thập các tài liệu, số liệu, thông tin cần thiết cho mục đích nghiên cứu về sương mù, điều kiện ngưng đọng sương thành nước, các vật liệu ngưng đọng sương thành nước, lưới thu sương. - Thu thập các thông tin liên quan đến đề tài qua thực địa sách báo, internet.
31. 23 3.4.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm * Dụng cụ: - Các loại sợi tự nhiên. - Dao, kéo, cốc. - Máy phun sương tạo ẩm. - Máy đo nhiệt độ, độ ẩm. - Tủ BOD. - Tủ lạnh. a, Nghiên cứu khả năng thu sương tạo nước của các loại sợi tự nhiên khác nhau - Các loại sợi tự nhiên: Sợi đay Sợi dừa Sợi gai Hình 3.1: Các loại sợi * Quy trình đan lưới: Cây (Đay, Rửa sạch gai, xơ dừa) Tước sợi Tiến hành Đan thành thí nghiệm lưới Phơi khô Hình 3.2. Quy trình đan lưới từ các sợi cây (Đay, gai, xơ dừa)
32. 24 - Bước 1: Cây ( Đay, gai, xơ dừa) sau khi thu về được rửa sạch. - Bước 2: Tước thành sợi rồi phơi khô. - Bước 3: Đan thành các mảnh lưới nhỏ có kích thước bằng nhau sau đó đem tiến hành làm thí nghiệm. * Diện tích lưới hình tam giác : - Chiều cao (h) = 22 cm. - Độ dài cạnh đáy (b) = 30 cm. Ta có: S = ½(b.h) = ½(30 x 22) = 330 cm2 = 0,033 m2. *Phương pháp đan lưới: - Để thu được những tấm lưới từ sợi tự nhiên ta cần tiến hành theo các bước sau: Bước 1 Bước 3 Bước 4 Bước 5 Bước 6 Bước 7
33. 25 Bước 8 Bước 9 Bước 10 Bước 1: Đầu tiên cắt một đoạn dây đúng bằng chiều dài của chiếc lưới muốn đan. Bước 2: Cắt các sợi dây bằng nhau để đan lưới. Bước 3: Gập đôi một sợi vừa cắt và đưa ra sau sợi dây được đóng trên đinh. Bước 4: Xỏ ngón giữa tay trái vào giữa sợi dây và kéo xuống. Bước 5: Đưa hai đầu dây qua vòng tròn vừa kéo xuống, sau đó kéo hếtchiều dài đoạn dây xuống. Bước 6: Sau khi kéo dây qua xiết chặt dây lại. Làm tương tự với các dây còn lại. Bước 7: Tiếp theo, lấy hai đoạn dây ở hai cụm dây liền kề và thắt nút thành hình chữ V. Bước 8: Thắt đoạn dây còn lại của cụm đầu tiên với đoạn dây liền kề. Bước 9: Tương tự bước 7 lấy đoạn dây còn lại ở cụm dây thứ 2 thắt nút với đoạn liền kề ở cụm thứ 3 thành hình chữ V cân đối. Làm tương tự với các dây còn lại, ta được hàng mắt lưới đầu tiên. Bước 10: Làm tương tự với hàng mắt lưới thứ 2. Đến mắt cuối cùng thắt nút tương tự bước 8. Bước 11: Cứ tiếp tục đan như vậy cho đến khi hoàn thành chiếc lưới mong muốn thì cắt bỏ dây.
34. 26 * Các bước tiến hành trong phòng thí nghiệm: - Cho tấm lưới đã đan được vào trong tủ lạnh. - Đặt cốc thủy tinh 400ml dưới tấm lưới để chứa nước thu được. - Điều chỉnh nút sao cho phù hợp. - Đặt máy phun sương tạo độ ẩm bên dưới tấm lưới và cốc chứa nước rồi phun liên tục trong 24h, theo dõi và bổ sung nước thường xuyên cho máy phun sương. - Sau khi tiến hành lần lượt với các loại sợi tự nhiên là sợi đay, sợi gai, sợi dừa từ đó lựa chọn loại sợi tối ưu nhất cho các thí nghiệm tiếp theo. b. Nghiên cứu khả năng thu nước của các loại lưới có kích thước khác nhau - Tiến hành thí nghiệm đối với loại sợi đã được lựa chọn là tối ưu nhất với các kích thước mắt lưới khác nhau lần lượt là: 2,0 x2,0 cm, 1,5 x 1,5 cm, 1.0 x1,0 cm theo các bước trong phòng thí nghiệm như trên. c, Nghiên cứu khả năng thu nước ở nhiệt độ khác nhau. - Thu nước từ tấm lưới có kích thước tốt nhất trong điều kiện nhiệt độ lần lượt là 10oC, 15oC trong tủ lạnh 20oC trong tủ BOD. - Độ ẩm từ 90%-98%. d, Nghiên cứu xử lý nước sau thu sương thành nước sạch - Nước thu được từ thí nghiệm sau khi ngưng tụ thành sương (hơi) có độ tinh khiết khá cao nên chỉ cần tiến hành đo một số chỉ tiêu bằng các máy đo nhanh và phương pháp thích hợp trong phòng thí nghiệm để so sánh với QCVN 01:2009/BYT và QCVN 02:2009/BYT. - Các chỉ tiêu pH,Màu sắc, Mùi vị, Độ đục, BOD5, COD, TSS, Coliform.
35. 27 3.4.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu - Phương pháp lấy mẫu: theo TCVN 5995 – 1995. - Dụng cụ lấy mẫu: bình thủy tinh 400ml - Thời gian lấy mẫu 1 ngày, sau 3 ngày, sau 7 ngày. Sau đó đem đi phân tích nước, ta có các kết quả của các mô hình xử lý. - Các chỉ tiêu của nước được lấy mẫu và phân tích như pH, COD, BOD5, TSS, Độ đục, Coliform, và một số chỉ tiêu có thể nhìn bằng mắt thường như mầu, mùi vị. - Các phương pháp phân tích: Bảng 3.1. Chỉ tiêu và phương pháp phân tích TT Chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp phân tích 1 pH - Đo bằng máy theo TCVN 6492:1999 2 Mùi vị - Cảm quan 3 Mầu sắc - Mắt thường 4 COD mg/l SMEWW 5220C:2012 5 BOD5 mg/l TCVN 6001-1:2008 Đo bằng máy đo độ đục theo TCVN 6 Độ Đục - 6184:1996 7 TSS mg/l SMEWW 2540D:2012 8 Coliform MPN/100ml TCVN 6187-2:2009 3.4.4. Phương pháp xử lý số liệu - Sử dụng các phần mềm Microsoft như: Word, Excel để tổng hợp và phân tích các số liệu thu thập được. - Sử dụng phần mềm SAS để xử lý số liệu. - Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong nước được so sánh với:. + QCVN 01:2009/BYT: chất lượng nước ăn uống. + QCVN 02:2009/BYT: chất lượng nước sinh hoạt
36. 28 PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Đặc điểm của các loại sợi 4.1.1. Đặc điểm của sợi đay - Đay là loài thực vật thân thảo một năm thuộc họ Đay, bộ Bông, được trồng ở Đông Nam Á. - Đay ưa khí hậu nóng ẩm, thích nghi sinh trưởng ở nơi địa thế bằng phẳng, có đất phù sa màu mỡ, Bangladesh có đồng bằng rộng lớn, khí hậu nóng bức, lượng mưa dồi dào, rất thích hợp cho sự sinh trưởng của cây đay. - Sợi vỏ thân cây đay có đặc tính hút ẩm mạnh, là nguyên liệu tốt để dệt bao đay, vải đay, dây đay. Dùng hàng dệt bằng đay để đóng gói hàng hóa, có ưu điểm phòng ẩm, khô ráo, nếu dùng để đựng lương thực, muối, đường, xi măng đều rất thích hợp. Còn như mái nhà kho, tường viện bảo tàng, thư viện được trang trí bằng vải đay sẽ có tác dụng phòng ẩm. Vải đay cho thêm dầu lanh, chế tạo thành vải dầu, là thứ không thể thiếu được trên tàu thuyền. Sợi đay dễ nhuộm, thường dùng để dệt vải bạt, thảm trải sàn nhà, đồng thời có thể dệt hỗn hợp với bông, len thành vải vóc may mặc. Hạt đay chưa 14% dầu, có thể làm dầu dùng trong công nghiệp và y dược. Rễ đay, vụn đay có thể dùng làm nguyên liệu sản xuất giấy. Lá đay non có thể dùng làm rau ăn. Lá già ngâm trong ruộng nước vừa có thể làm cho đất tốt hơn, vừa có thể phòng trừ sâu hại.[13]. Để có được sợi đay, người trồng đay phải trải qua nhiều giai đoạn: - Từ cuối tháng 3 đến đầu tháng 4, gieo hạt đay. Hạt đay được gieo thật dày để cây mọc thẳng, thân nhỏ, không có nhiều cành, nhánh vì cây đay nhỏ sẽ cho chất lượng vải tốt hơn.
37. 29 - Sau hơn hai tháng kể từ ngày gieo hạt, người trồng đay thu hoạch cây đay. Cây đay khi thu về bỏ hết lá, ngọn rồi dựng thân cây đay xung quanh nhà từ 10 - 15 ngày cho đến khi thân cây thật khô. - Cây đay được bẻ đôi rồi tách vỏ ra khỏi phần lõi. Tẽ vỏ cây đay thành những sợi nhỏ, mỗi cây thường cho 8 - 12 sợi, sợi dài nhất có thể dài 1,6 m. Bó sợi đay thành từng bó, dùng chân giẫm hoặc giã sợi đay để tróc hết lớp màng bám trên vỏ cây, làm cho sợi đay mềm và sạch. - Vỏ cây đay được tước ra thành từng sợi nhỏ và nối với nhau một cách khéo léo. Để không tạo thành mấu ở chỗ nối hai sợi đay được kết lại khéo léo dưới dạng bện dây. Sợi đay phải được nối dài và tuốt đều vì nó liên quan đến công đoạn dệt sau này. - Bước tiếp theo, người ta mắc các sợi đay vào khung quay cho chúng xoắn lại thành từng cuộn. - Để làm cho sợi đay trắng, cuộn sợi đay được luộc trong nước tro. - Khi sợi đã chuẩn bị sợi xong, việc dệt vải sẽ được bắt đầu. Sợi đay đã được làm mềm được lên khung dệt. Khi dệt vải các nút nối sợi nằm ở mặt trên nên vải đay có mặt phải, mặt trái. Công đoạn dệt vải có thể kéo dài vài tháng trời, rất tốn công. Vải đay sau khi được gỡ ra từ khung dệt tiếp tục đem luộc nước tro lọc vài giờ đến khi mềm và trắng ra, sau đó được giặt sạch và phơi khô, công việc này được làm đi làm lại nhiều lần để vải càng trắng càng đẹp. - Vải đay tiếp tục được lăn bằng khúc gỗ và tảng đá phẳng để làm mềm, phẳng và sáng tấm vải 4.1.2. Đặc điểm của sợi gai - Cây gai là cây bản địa của Việt Nam, đã được nhân dân ta sử dụng làm đồ may mặc rất lâu đời. Trong cuộc khai quật những ngôi mộ cổ người ta đã tìm thấy các trang phục bằng gai chôn cất hơn trăm năm vẫn còn có độ dai.
38. 30 Cây gai còn có những tên gọi khác nhau. Ví dụ người Kinh gọi cây gai là gai làm bánh, gai tuyết; người Tày gọi là trữ ma, người Thái gọi là cọ pán; người Dao gọi là chiều đủ; người Trung Quốc gọi là chư ma - Cây gai thuộc họ Gai. Cây thân thảo nhiều năm, đứng thẳng, thường mọc thành bụi, cao 1 - 2 m đến 2,85 m hóa gỗ ở gốc, thân rễ kéo dài và có rễ dạng củ. Thân thường không phân cành, đường kính 8 - 16 mm, lúc non màu xanh và có lông mềm, sau mầu nâu nhạt và hóa gỗ. Lá đơn mọc cách, với 3 gân gốc rõ; là kèm hình đường - ngọn giáo, gốc dính lại, dài tới 1,5 cm; cuống lá dài 6 - 12cm, có lông; phiến lá hình trứng rộng, hình tam giác đến gần hình tròn, kích thước 7 - 20 x 4 - 18cm, gốc hình nêm đến gần hình tim, đầu thường có mũi nhọn, mép có răng cưa đến răng nhọn, mặt trên màu lục sẫm và nhẵn; mặt dưới nhẵn, có lông ép sát màu lục, hay trắng. Hoa mọc từ thân hay ở ngọn cây là tùy thuộc vào các dòng khác nhau, cụm hoa hình chùy hay hình chùm ở nách dài 3 - 8cm, mỗi nhánh mang các đám hoa chụm lại hay tách xa nhau; chủ yếu là hoa đực với các cành hoa đực ở gốc; các cụm hoa đực thường nhỏ với 3 - 10 cụm hoa; cụm hoa cái lớn hơn, thường mang 10 - 30 hoa. Hoa đực có cuống ngắn, bao hoa 3 - 5 thùy; nhị bằng số thùy. Hoa cái không cuống, bao hoa hình ống, 2 - 4 thùy màu xanh nhạt đến màu hồng; bầu chứa 1 noãn, vòi mảnh và có lông một phía; núm hình sợi. Quả bế gần hình cầu, đến hình trứng, đường kính khoảng 1 mm, bao bọc bởi bao hoa tồn tại, có lông, màu vàng nâu. Hạt gần hình cầu đến hình trứng, đường kính nhỏ hơn 1 mm, màu nâu đen. Cây ưa ẩm, đòi hỏi lượng mưa 100 - 140 mm; khi non hơi chịu bóng; sinh trưởng và phát triển nhanh trong mùa mưa ẩm, đến mùa đông có hiện tượng rụng lá, hơi tàn lụi.
39. 31 Để tạo sợi tốt, cây đòi hỏi loại đất sét pha cát, thoát nước tốt, có độ pH 5,5 - 6,5. Cây rất mẫn cảm với việc thiếu nước, nhưng cũng không chịu được ngập nước lâu [11] Hình 4.1 : Cây gai xanh 4.1.3. Đặc điểm sợi dừa - Dừa, hay cọ dừa là một loài cây trong họ cau. Là một loại cây lớn, thân đơn trục (nhiều khi gọi là nhóm thân cau dừa) có thể cao tới 30 m, với các lá đơn xẻ thùy lông chim 1 lần, cuống và gân chính dài 4–6 m các thùy với gân cấp 2 có thể dài 60–90cm; lá kèm thường biến thành bẹ dạng lưới ôm lấy thân; các lá già khi rụng để lại vết sẹo trên thân. - Xơ dừa là phần của vỏ trái dừa được xé ra. Loại sản phẩm này sử dụng rộng rãi trong các ngành thủ công mỹ nghệ hoặc dùng để phủ lên gốc của những cây trồng, giá thể (để trồng rau). Ngoài ra người ta còn phát hiện ra rằng xơ dừa có thể được dùng để xử lý nước thải rất tốt.
40. 32 - Trái dừa thuộc loại quả hạch, nhân cứng. Trái gồm có ba phần là ngoại quả bì (phần vỏ bên ngoài được phủ cutin), trung quả bì (xơ dừa) và nội quả bì bao gồm gáo, nước và cơm dừa [12] - Xơ dừa được sản xuất từ nguyên liệu sợi thiên nhiên, thân thiện với môi trường, có độ đàn hồi cao, dễ tái tạo, nên được dùng rộng rãi trong các lĩnh vực dân dụng, xây dựng do không gây ra bất kỳ nguy cơ nào liên quan đến sức khỏe cho người sử dụng. - Vỏ dừa dày từ 1-5cm tùy theo giống, phần cuống có thể dày đến 10cm. Vỏ dừa bao gồm 30% là xơ dừa và 70% là bụi xơ dừa. Bụi xơ dừa có đặc tính hút và giữ ẩm cao từ 400-600% so với thể tích của chính nó. Thành phần chủ yếu của xơ dừa là xenlulozo (khoảng 80%) và lignin (khoảng 18%)(Xenlulozo), [C6H7O2(OH)3]n. Các phân tử xenlulozo là những chuỗi không phân nhánh, hợp với nhau tạo nên cấu trúc vững chắc, có cường độ co dãn cao. Tập hợp nhiều phân tử thành những vi sợi có thể sắp xếp thành mạch dọc, ngang hay thẳng trong màng tế bào sơ khai. Các phân tử xenlulozo được cấu tạo từ vài nghìn đơn vị b - D - glucozơ nối với nhau bởi liên kết b - 1,4 - glucozit. Sợi bông là xenlulozo thiên nhiên tinh khiết nhất (trên 90%); gỗ tùng, bách (cây lá kim) có khoảng 50% xenlulozo, xơ dừa chiếm khoảng 80% xenlulozo. Xenlulozo không tan trong các dung môi hữu cơ, trong dung dịch kiềm nước và trong axit vô cơ loãng. Xenlulozo chỉ tan trong axit clohiđric và axit photphoric đặc, tan trong H2SO4 và trong một số dung dịch của bazơ hữu cơ bậc bốn. Xenlulozo dễ bị thuỷ phân bởi axit, và các sản phẩm thuỷ phân là xenlođextrin, xenlobiozơ và glucozơ. - Một sáng chế được đăng ký tại Nhật Bản vào ngày 11/5/1981 về việc ứng dụng xơ dừa trong xử lý nước thải. Trước đây, những vật liệu được sử dụng làm giá thể thường là các vật liệu trơ như cát sỏi, gốm, xỉ quặng,hoặc chất dẻo. Tuy nhiên, các vật liệu trên thường là đắt tiền (với chất dẻo, đầu tư
41. 33 75-200 USD cho mỗi mét khối thể tích bể xử lý), trọng lượng lớn, chiếm chỗ và dễ gây tắc nghẽn dòng chảy của nước thải qua bể xử lý. Xơ dừa là một vật liệu có thể tránh được những bất lợi đó. Các sợi xơ dừa được kết thành chuỗi tiết diện tròn, không phủ cao su, đường kính 20cm và dài 200cm. - Sau đó, các chuỗi này được buộc song song với nhau trên một khung hình khối chữ nhật. Nước thải từ một xưởng chế biến cao su được cho qua bể phân hủy kỵ khí có xơ dừa thô làm giá thể, thời gian lưu nước là hai ngày. Kết quả, 90% COD và BOD bị loại ra khỏi nước thải. Qua kiểm nghiệm chất lượng trên 22 mẫu nước thải, hiệu suất xử lý đối với chất ô nhiễm hữu cơ vẫn ổn định, đạt khoảng 90% đối với cả COD và BOD, hiện tượng cuốn trôi vi sinh vật ra khỏi bể xử lý không đáng kể, thuận lợi cho những quá trình xử lý kế tiếp. Sau hơn một năm vận hành, bể kỵ khí dùng xơ dừa không có hiện tượng tắc nghẽn dòng chảy nước thải. Vì thành phần chủ yếu của xơ dừa là cellulose (khoảng 80%) và lignin (khoảng 18%), nên rất khó bị vi sinh vật phân hủy. Theo ước tính của các nhà nghiên cứu, tuổi thọ của xơ dừa trong bể kỵ khí là khoảng 5 năm [12]. * Nhận xét chung của 3 loại sợi đay, gai, sợi: - Ưu điểm: + Có khả năng thấm hút nước cao. So với các loại sợi khác thì sợi gai, sợi đay, sợi dừa là những sợi thông dụng, dễ tìm kiếm và có khả năng giữ nước cao nên ta chọn ba loại sợi này để tiến hành làm thí nghiệm. + Là những sợi có nhiều ở các tỉnh vùng núi phía Bắc. + Có giá thành thấp. - Nhược điểm: + Dễ bị do vi khuẩn, nấm mốc xâm hại. + Phơi lâu khô.
42. 34 4.2. Khả năng thu sương (hơi) làm nước của các loại sợi có kích thước khác nhau Tiến hành thu hơi làm nước từ các loại sợi khác nhau với các điều kiện sau: - Kích thước mắt lưới 2x2. - Diện tích các lưới là 0,033m2. - Độ ẩm là từ: 90-98%. - Nhiệt độ: 20oC. - Mỗi thí nghiệm nhắc lại 3 lần. Kết quả đối với 3 loại sợi thể hiện trong bảng dưới đây: Bảng 4.1. Lượng nước thu được từ các loại sợi tự nhiên (đơn vị: ml) Thí nghiệm Trung bình STT Loại sợi 1 2 3 1 Sợi gai 155,3 177,8 180 171,0 2 Sợi đay 110 115,6 97 107,53 3 Sợi dừa 82,9 80 76,2 79,7 4 P 0,0001 5 LSD05 20,718 6 CV% 8,63
43. 35 - Nhận xét: Hình 4.2 : Biểu đồ biểu thị lượng nước thu được từ các sợi Qua biểu đồ trên ta thấy, với điều kiện giống nhau như: nhiệt độ là 20oC, độ ẩm 98%, diện tích lưới 0,033m2 và kích thước mắt lưới 2,0x 2,0 thì lượng nước trung bình của sợi dừa là thấp nhất với giá trị trung bình là 79,7ml. Còn lượng nước trung bình của sợi gai là sợi có khả năng thu sương(hơi) và giữ ẩm là cao nhất trong ba loại sợi với lượng nước trung bình là 177,03 ml. 4.3. Nghiên cứu khả năng thu nước của các loại lưới khác nhau Tiến hành thí nghiệm thu nước với các tấm lưới sợi gai (sợi có khả năng thu hơi cao nhất) Có kích thước mắt lưới khác nhau: 1,0 x 1,0, 1,5 x 1,5, 2,0 x 2,0. - Diện tích các lưới đều bằng 0,033m2. - Độ ẩm: 90 - 98%. - Nhiệt độ:20oC.
44. 36 Mỗi thí nghiệm tiến hành với 3 lần nhắc lại. Từ đó tiến hành thí nghiệm, ta thu được kết quả đối với 3 loại có kích thước mắt lưới khác nhau: Bảng 4.2: Lượng nước thu được từ các lưới khác nhau (đơn vị: ml) Thí nghiệm Trung STT Loại mắt lưới 1 2 3 bình 1 2,0x2,0 155,3 177,8 180,0 171,0 2 1,5x1,5 250,5 245,0 220,2 238,6 3 1,0x1,0 210,2 202,0 217,5 209,9 4 P 0,0061 5 LSD05 2,57 6 CV% 5,329 - Nhận xét: Hình 4.3: Biểu đồ biểu thị kích thước mắt lưới khác nhau của sợi gai
45. 37 Qua biểu đồ, với các kích thước mắt lưới khác nhau ta thấy khả năng thu nước là khác nhau, cụ thể như: + Với khoảng cách 2,0 x 2,0 sau 3 lần làm thí nghiệm thì khả năng thu nước có giá trị trung bình là 171,0 ml. + Với khoảng cách mắt lưới là 1,5 x 1,5 sau 3 lần làm thí nghiệm thì khả năng thu nước có giá trị trung bình là 238,6 ml. + Với khoảng cách 1,0 x 1,0 sau 3 lần làm thí nghiệm thì khả năng thu nước có giá trị trung bình là 209,9ml. -> Từ các kết quả phân tích trên, khả năng thu nước từ sợi gai có kích thước 2,0 x 2,0 là thấp nhất còn khả năng thu nước có kích thước 1,5 x 1,5 cao nhất. Vì vậy, ta lựa chọn sợi gai có kích thước 1,5 x 1,5 là hiệu quả nhất cho việc thu nước. 4.4. Nghiên cứu khả năng thu nước ở nhiệt độ khác nhau - Tiến hành thí nghiệm thu nước của lưới từ sợi gai có mắt lưới 1,5 x 1,5 ở các điều kiện nhiệt độ 10oC, 15oC, 20oC. - Diện tích lưới 0,033m2. - Độ ẩm: 90 - 98%. - Mỗi thí nghiệm nhắc lại 3 lần. Ta thu được kết quả từ thí nghiệm đối với sợi gai có kích thước 1,5 x 1,5 ở 3 nhiệt độ khác nhau, thể hiện cụ thể như sau:
46. 38 Bảng 4.3: Lượng nước thu được ở các nhiệt độ khác nhau (đơn vị: ml) Thí nghiệm Trung STT Nhiệt độ, oC 1 2 3 bình 1 10oC 41,2 38,6 40,0 39,93 2 15oC 210,0 205,3 190,7 202,0 3 20oC 250,5 245,0 220,2 238,6 4 P 0,001 5 LSD05 21,827 6 CV% 6,819 - Nhận xét: Hình 4.4: Biểu đồ biểu thị khả năng thu nước ở nhiệt độ khác nhau
47. 39 Qua biểu đồ trên ta thấy khả năng thu nước ở nhiệt độ 20oC, độ ẩm 98% có khả năng thu sương (hơi) là cao nhất với giá trị trung bình là 238,6 ml. Còn ở nhiệt độ 10oC, độ ẩm 83% có khả năng thu sương (hơi) là thấp nhất với giá trị trung bình là 39,93 ml. 4.5. Đánh giá chất lượng nước sau khi thu sương - Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng nước sau khi thu sương: - Do nước từ thu sương tương đối tinh khiết nên chỉ để xuất phân tích theo một số chỉ tiêu là pH, màu sắc, mùi vị, độ đục, BOD5, COD, TSS và Coliform. - Thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm Khoa Môi trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, có kết quả như sau: Bảng 4.4: Bảng phân tích các chỉ tiêu của nước sau khi thu sương Kết quả QCVN QCVN TT Chỉ tiêu Đơn vị phân tích 01:2009/BYT 02:2009/BYT 1 pH - 7,050 6,5 - 8,5 6,0 -8,5 2 Màu sắc TCU Không màu 15 15 Không mùi, Không mùi, 3 Mùi vị - Không mùi vị lạ vị lạ 4 Độ đục NTU 1,380 2 5 5 BOD5 mg/l 0,928 - - 6 COD mg/l 1,160 - - 7 TSS mg/l 2,000 - - Vi khuẩn/ 8 Coliform 150 0/100ml 150 100ml
48. 40 - Nhận xét: Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện các chỉ tiêu của nước sau khi thu sương *Đánh giá các chỉ tiêu và so sánh với QCVN 01, QCVN 02, cụ thể như sau: - Chỉ tiêu pH : Có kết quả phân tích là 7,05 so với QCVN 01 và QCVN 02 ta thấy độ pH của nước thu được vẫn nằm trong giới hạn cho phép 6,0 - 8,5 và đạt tiêu chuẩn cho phép về chất lượng nước dùng cho sinh hoạt và chất lượng nước dùng cho ăn uống. - Chỉ tiêu độ đục: Qua bảng phân tích ta thấy chỉ tiêu độ đục của nước là 1,380 NTU thấp hơn so quy chuẩn cho phép vì vậy độ đục của nước đạt tiêu chuẩn về chất lượng nước dùng cho sinh hoạt và.chất lượng nước dùng cho ăn uống. - Chỉ tiêu coliform: Qua biểu đồ ta thấy chỉ số Coliform trong nước thu được là 150 con/100mg/l. Chỉ số coliform nằm trong ngưỡng giới hạn của QCVN 02:2009/BYT, không nằm trong giới hạn của QCVN 01:2009/BYT. Chứng tỏ hàm lượng Coliform trong nước chỉ đạt tiêu chuẩn cho phép về chất lượng nước dùng cho sinh hoạt.
49. 41 PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận - Từ nghiên cứu đặc điểm về các sợi cho thấy: + Phương pháp thu sương là một phương pháp rẻ tiền và phù hợp với môi trường để tạo ra nước. Cách này cho phép nhận được một lượng nước rất tinh khiết mà ít tốn kém, ở mức độ kỹ thuật khá đơn giản. Nhờ những tấm lưới từ các sợi tự nhiên. Chúng ta có thể làm ra nước ở những vùng sâu, vùng xa nơi nguồn nước rất khan hiếm. - Tìm ra được khả năng thu sương (hơi) làm nước của các sợi tự nhiên: + Qua kết quả làm được ta thấy sợi gai có khả năng thu sương(hơi) là tốt nhất so với sợi đay và sợi dừa. + Qua nghiên cứu sợi gai với 3 kích thước khác nhau là 1 x 1; 1,5 x 1,5; 2 x 2 thì khả năng thu sương ( hơi ) ở kích thước 1,5 x 1,5 là cao nhất. + Với loại sợi gai kích thước là 1,5 x 1,5 ở điều kiện nhiệt độ là 20oC và độ ẩm là 98% thì khả năng thu sương là hiệu quả nhất. - Đánh giá được chất lượng nước ngày đầu tiên sau khi thu sương ( hơi ) qua các chỉ tiêu pH, Màu sắc, Mùi vị, Độ đục, BOD5, COD, TSS và Coliform đều nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép QCVN 02:2009/BYT về chất lượng nước sinh hoạt của Bộ Y tế. - Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể được sử dụng như là tài liệu tham khảo cho các cơ quan quản lý, các nhà nghiên cứu nhân rộng mô hình thu sương làm nước sạch cho những nơi vùng núi, vùng sâu, vùng xa trên Thế giới nói chung và Việt Nam nói chung có cơ hội sử dụng nước sạch.
50. 42 5.2. Kiến nghị Thông qua việc nghiên cứu và đánh giá hiệu quả của nước sau khi thu sương (hơi) tạo nước từ các sợi tự nhiên (sợi gai, sợi đay, sợi xơ dừa ) ta thấy: - Với quy mô nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ta thấy rằng ở điều kiện nhiệt độ 20oC, độ ẩm 98% trong phòng thí nghiệm khả năng thu sương là cao nhất nhưng vẫn còn nhiều hạn chế. Vậy nên ta cần phải tiến hành nghiên cứu với quy mô rộng hơn như áp dụng ngoài thực tế để làm rõ và chính xác hơn về khả năng thu sương ( hơi ) của các sợi tự nhiên. - Vì chất lượng nước thu được mới chỉ đánh giá ở ngày đầu tiên. Vậy cần thực hiện việc đánh giá chất lượng nước sau nhiều ngày để thấy được trong thời gian thu sương từ các loại sợi có ảnh hưởng đến chất lượng nước không. - Do đây mới chỉ là nghiên cứu về lưới thu sương nhân tạo ( hơi ),nên để hoàn chỉnh được mô hình thì ta cần phải thiết kế mô hình thu sương hoàn chỉnh hơn cùng với việc bổ sung một số các công nghệ về lọc nước sau khi thu được để đảm bảo chất lượng nước dùng cho ăn uống và sinh hoạt của người dân vùng cao.
51. 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tài liệu Tiếng Việt 1. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016) Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia. 2. Bộ Tài nguyên và Môi trường- Báo cáo tại Hội thảo ngày nước thế giới năm 2017. 3. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam - Các nguồn nước khoáng và nước nóng ở Việt Nam. 4. Luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2014. 5. Lê Anh Tuấn - Giáo trình “Hệ thống tưới tiêu”. 6. Nguyễn Phương Loan (2005), Giáo trình “Tài nguyên nước,” NXB Đại học quốc gia Hà Nội. II. Tài liệu Tiếng Anh 7. City water supplies – Innovating solutons to meet the rising demand - The urban hub. 8. Nasobronchial Allergy and Pulmonary Function Abnormalities Among Coir Workers of Alappuzha III. Tài liệu từ Internet 9. cua-Cuc-Tin-lien-quan/QUAN-LY-TAI-NGUYEN-NUOC-DE- PHAT-TRIEN-BEN-VUNG-4173 10. 20va%20hien%20trang%20su%20dung%20nuoc.pdf 11. 12.
52. 44 13. d%E1%BA%B7c-tinh-va-tri%E1%BB%83n-v%E1%BB%8Dng/ 14. 15. 16. 17. tu-troi-cho-ba-con-vung-cao-ha-giang.html
53. PHỤ LỤC *Một số hình ảnh trong quá trình làm thí nghiệm: Mô hình làm thí nghiệm Đo nhiệt độ và độ ẩm trong tủ
54. Thí nghiệm ở nhiệt độ 20oC mô hình làm thí nghiệm Đo độ đục của nước sau khi thu được