Khóa luận Thiết kế mô hình thu sương (hơi) làm nước sạch của một số sợi tự nhiên

53 trang thiennha21 13/04/2022 4900

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Thiết kế mô hình thu sương (hơi) làm nước sạch của một số sợi tự nhiên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

khoa_luan_thiet_ke_mo_hinh_thu_suong_hoi_lam_nuoc_sach_cua_m.pdf

Nội dung text: Khóa luận Thiết kế mô hình thu sương (hơi) làm nước sạch của một số sợi tự nhiên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THẾ HƯNG Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH THU SƯƠNG LÀM NƯỚC SẠCH 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 : 2015 - 2019 Thái Nguyên, năm 2019
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THẾ HƯNG Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH THU SƯƠNG LÀM NƯỚC SẠCH TỪ CÁC SỢI TỰ NHIÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Lớp : K47 - KHMT (N01) Khoa : Môi trường Khóa học : 2015 - 2019 Giảng viên hướng dẫn : TS. Trần Hải Đăng Thái Nguyên, năm 2019
i LỜI CẢM ƠN Được sự đồng ý của Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Môi trường cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Trần Hải Đăng, em tiến hành thực hiện đề tài: “Thiết kế mô hình thu sương làm nước sạch từ các sợi tự nhiên” Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Trần Hải Đăng, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập và hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo của trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, đặc biệt các thầy giáo, cô giáo trong khoa Môi trường đã nhiệt tình dạy dỗ em trong quá trình học tập và thời gian thực tập tốt nghiệp. Mặc dù bản thân có nhiều cố gắng, song do trình độ và thời gian có hạn, bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu nên đề tài của em không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn./. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Nguyễn Thế Hưng
ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Chỉ tiêu và phương pháp phân tích 25 Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương(hơi)sau 1 ngày 27 Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương (hơi) sau 1 ngày 32 Bảng 3.2. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương (hơi) sau 7 ngày 34 Bảng 3.3. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương (hơi) sau 10 ngày 36 Bảng 3.4. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương(hơi) sau 15 ngày 38
iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Tháp nước Warka 16 Hình 2.2 Máy lọc nước UV nhỏ gọn 16 Hình 2.3:Máy gom sương mù lớn nhất thế giới 17 Hình 2.4: Nano Water Chip 18 Hình 2.5. Quy trình đan lưới từ các sợi cây (Đay, gai, xơ dừa) 23 Hình 3.1. Mô hình thu sương (hơi) thành nước 30 Hình 3.2: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu COD 32 Hình 3.4: Biểu đồ hiển thị độ đục 33 Hình 3.4: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu độ đục 35 Hình 3.5: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu COD 36 Hình3.6 : Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu độ đục 37 Hình 3.7: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu COD 38 Hình 3.8: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu độ đục 39
iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ, cụm từ viết tắt Chú giải BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường BVMT : Bảo vệ môi trường BYT : Bộ Y tế CP : Chính phủ ĐV : Động vật KT – XH : Kinh tế - xã hội NĐ : Nghị định QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TP : Thành phố TT : Thông tư TV : Thực vật UNICEF : Quỹ nhi đồng liên hợp quốc USGS : Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ WHO : Tổ chức y tế thế giới
v MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu của đề tài 2 2.1. Mục tiêu tổng quát 2 2.2. Mục tiêu cụ thể. 2 3. Ý nghĩa của đề tài 3 3.1. Ý nghĩa khoa học 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 PHẦN 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Cơ sở pháp lý của đề tài 4 1.2. Cơ sở lý luận của đề tài 5 1.2.1. Khái quát về tài nguyên nước 5 1.2.2 Vai trò của nước đối với con người 8 1.2.3 Vai trò của nước đối với sinh vật 8 1.2.4 Khái niệm ô nhiễm nước 9 1.2.5 Khái niệm về nước sạch 9 1.2.6 Khái niệm chất lượng nước 10 1.3 . Cơ sở thực tiễn 10 1.3.1. Tình hình khai thác và sử dụng nước trên thế giới 10 1.3.2. Tình hình khai thác và sử dụng nước ở Việt Nam. 13 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 14 1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới 14 1.4.2. Các nghiên cứu liên quan tại Việt Nam 19 PHẦN 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu 22 2.2. Nội dung nghiên cứu 22 2.3. Phương pháp nghiên cứu 22 2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 22 2.4.2. Phương pháp thiết kế thí nghiệm 22
vi 2.4.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu 25 2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu 25 3.1. Kết quả nghiên cứu chất lượng nước thu sương làm nước từ các sợi tự nhiên 27 3.1.1. Nghiên cứu khả năng thu sương(hơi) thành nước 27 3.1.2. Kết quả đánh giá chất lượng nước sau thu sương 27 3.2.Thiết kế mô hình thu sương làm nước sạch 29 3.3. Đánh giá chất lượng nước thu được từ mô hình 31 3.3.1. Chất lượng nước thu sương (hơi) sau 1 ngày 31 4.1.2. Chất lượng nước thu sương (hơi) sau 7 ngày 33 4.1.3. Chất lượng nước thu sương(hơi) sau 10 ngày 35 4.1.4. Chất lượng nước thu sương(hơi) sau 15 ngày 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 1. Kết luận 40 2. Kiến nghị 43 Từ nghiên cứu cho thấy, em xin có một số kiến nghị như sau: 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá mà tự nhiên ban tặng cho con người, không có nước thì không có sự sống và cũng không có một hoạt động kinh tế nào có thể tồn tại được. Nước là khởi đầu và là nhu cầu thiết yếu của sự sống; là yếu tố quan trọng của sản xuất; là nhân tố chính để bảo đảm môi trường. Tuy vậy, nguồn tài nguyên nước đang ngày càng khan hiếm, khối lượng và chất lượng nước ngày càng suy giảm, hạn hán, lũ lụt xảy ra gay gắt ở cả quy mô, mức độ và thời gian trong khi nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng và đó chính là nguyên nhân đã gây ra khủng hoảng về nước ở nhiều nơi trên thế giới. 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 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
2 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. Trong khi đó, tại các vùng núi cao thì luôn có một lượng sương dày đặc quanh năm cho thấy khả năng thu sương làm nước là rất lớn. Nhưng hiện nay tại Việt Nam chưa có nghiên cứu nào về khả năng thu sương làm nước sạch phục vụ cho đồng bào vùng cao vì vậy cần tìm ra phương pháp, mô hình hiệu quả thu sương tạo ra nước sạch giải quyết các vấn đề thiếu nước sách trên các vùng núi cao. Ở nước ta 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 làm nước rất tốt. Xuất phát từ thực tế, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Trần Hải Đăng, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Thiết kế mô hình thu sương (hơi) làm nước sạch của một số sợi tự nhiên” nhằm đánh giá chất lượng nước và đưa ra các đề xuất biện pháp xử lý. 2. Mục tiêu của đề tài 2.1. Mục tiêu tổng quát Thiết kế mô hình thu sương làm nước sạch từ các sợi tự nhiên trong phòng thí nghiệm. 2.2. Mục tiêu cụ thể. - Thiết kế mô hình công nghệ thu sương (hơi ). - Đánh giá chất lượng nước sau khi thu được từ mô hình.
3 3. Ý nghĩa của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Cung cấp cơ sở lý luận của việc đánh giá chất lượng nước thu sương trong phòng thí nghiệm. - Cung cấp thêm thông tin cũng như biện pháp mới từ mô hình thu sương làm nước sạch. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Những kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở cho ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: Giúp bản thân tôi có cơ hội tiếp cận với cách thức thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học, giúp tôi vận dụng kiến thức đã học vào thực tế và rèn luyện về kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu, 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 tôi trong công tác quản lý môi trường. 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.
4 PHẦN 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở pháp lý của đề tài - Căn cứ luật bảo vệ môi trường năm 2014 được quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23/06/2014 và có hiệu lực thi hành ngày 01/01/2015. - Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 - Các Nghị định, Thông tư, Quyết định, Chỉ thị, Văn bản của Chính phủ, cơ quan Trung ương, địa phương liên quan đến công tác bảo vệ môi trường, tài nguyên nước. - TCXDVN 33:2006 về cấp nước – mạng lưới đường ống và các công trình tiêu chuẩn thiết kế. - Nghị định 18/2015/NĐ-CP ngày 14 tháng 02 năm 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 - Nghị định 201/2013/NĐ-CP ngày 27 tháng 01 năm 2013 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước. - Nghị định 102/2008/NĐ-CP ngày 15 tháng 9 năm 2008 của Chính phủ về việc thu thập, quản lý, khai thác và sử dụng dữ liệu tài nguyên và môi trường. - Nghị định 80/2014/NĐ-CP của Chính phủ về thoát nước và xử lý nước thải - Nghị định 34/2005/NĐ-CP của chính phủ về quy định xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực tài nguyên nước. - Nghị định 149/2004/NĐ-CP quy định việc cấp phép thăm dò, khai thác, sử dụng tài nguyên nước, xả nước thải vào nguồn nước. - QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống. - QCVN 02:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt. - Thông tư của Bộ Y tế số 50/2015/TT-BYT ngày 11 tháng 12 năm 2015 quy định việc kiểm tra vệ sinh, chất lượng nước ăn uống, nước sinh hoạt
5 1.2. Cơ sở lý luận của đề tài 1.2.1. Khái quát về tài nguyên nước Tài nguyên nước là các nguồn nước mà con người sử dụng hoặc có thể sử dụng vào những mục đích khác nhau. Nước được dùng trong các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trường. Hầu hết các hoạt động trên đều cần dùng nước ngọt. Nước bao phủ 71% diện tích của quả đất trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt. Nước giữ cho khí hậu tương đối ổn định và pha loãng các yếu tố gây ô nhiễm môi trường, nó còn là thành phần cấu tạo chủ yếu trong cơ thể sinh vật, chiếm từ 50% - 97% trọng lượng của cơ thể, chẳng hạn như ở người nước chiếm 70% trọng lượng cơ thể và Sứa ở biển nước chiếm tới 97%. Trong 3% lượng nước ngọt có trên quả đất thì có khoảng hơn 3/4 lượng nước mà con người không sử dụng được vì nó nằm quá sâu trong lòng đất, bị đóng băng, ở dạng hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục địa .chỉ có 0,5% nước ngọt hiện diện trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và đang sử dụng. Tuy nhiên, nếu ta trừ phần nước bị ô nhiễm ra thì chỉ có khoảng 0,003% là nước ngọt sạch mà con người có thể sử dụng được và nếu tính ra trung bình mỗi người được cung cấp 879.000 lít nước ngọt để sử dụng (Miller,1988) Theo hiểu biết hiện nay thì nước trên hành tinh của chúng ta phát sinh từ 3 nguồn: bên trong lòng đất, từ các thiên thạch ngoài quả đất mang vào và từ tầng trên của khí quyển, trong đó thì nguồn gốc từ bên trong lòng đất là chủ yếu. Nước có nguồn gốc bên trong lòng đất được hình thành ở lớp vỏ giữa của quả đất do quá trình phân hóa các lớp nham thạch ở nhiệt độ cao tạo ra, sau đó theo các khe nứt của lớp vỏ ngoài nước thoát dần qua lớp vỏ ngoài thì biến thành thể hơi, bốc hơi và cuối cùng ngưng tụ lại thành thể lỏng và rơi xuống mặt đất. Trên mặt đất, nước chảy tràn từ nơi cao đến nơi thấp và tràn ngập các vùng trủng tạo nên các đại dương mênh mông và các sông hồ nguyên thủy. Theo sự tính toán thì khối lượng nước ở trạng thái tự do phủ lên trên trái đất khoảng 1,4 tỉ km3, nhưng so với trử lượng nước ở lớp vỏ giữa của quả đất (khoảng 200 tỉ km3) thì chẳng đáng kể vì nó chỉ chiếm không đến 1%. Tổng lượng nước tự
6 nhiên trên thế giới theo ước tính có khác nhau theo các tác giả và dao động từ 1.385.985.000 km3 (Lvovits, Xokolov - 1974) đến 1.457.802.450 km3 (F. Sargent - 1974) - Nước ngọt: nước ngọt hay nước nhạt là loại nước chứa một lượng tối thiểu các muối hòa tan, đặc biệt là clorua natri (thường có nồng độ các loại muối hay còn gọi là độ mặn trong khoảng 0,01 – 0,5 ppt hoặc tới 1ppt), vì thế nó được phân biệt tương đối rõ ràng với nước lợ hay các loại nước mặn và nước muối. Tất cả các nguồn nước ngọt có xuất phát điểm là từ các cơn mưa được tạo ra do sự ngưng tụ tới hạn của hơi nước trong không khí, rơi xuống ao, hồ, sông của mặt đất cũng như trong các nguồn nước ngầm hoặc do sự tan chảy của băng hay tuyết. Nước ngọt là nguồn tài nguyên tái tạo, tuy vậy mà việc cung cấp nước ngọt và sạch trên thế giới đang từng bước giảm đi. Nhu cầu nước đã vượt cung ở một vài nơi trên thế giới trong khi dân số thể giới vẫn đang tiếp tục tăng làm cho nhu cầu nước càng tăng. Sự nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo vệ nguồn nước cho nhu cầu hệ sinh thái mới chỉ được lên tiếng gần đây. Trong suốt thể kỷ 20, hơn một nửa các vùng đất ngập nước trên thế giới đã bị biến mất cùng với các môi trường hỗ trợ có giá trị của chúng. Các hệ sinh thái nước ngọt mang đậm tính đa dạng sinh học hiện đang suy giảm nhanh hơn các hệ sinh thái biển và đất liền. - Nước mặn: Nước mặn là thuật ngữ chung để chỉ nước chứa một hàm lượng đáng kể các muối hòa tan (chủ yếu là NaCl). Hàm lượng này thông thường được biểu diễn dưới dạng phần nghìn (ppt) hay phần triệu (ppm) hoặc phần trăm (%) hay g/l. Các mức hàm lượng muối được USGS Hoa Kỳ sử dụng để phân loại nước mặn thành ba thể loại. Nước hơi mặn chứa muối trong phạm vi 1.000 tới 3.000ppm (1 tới 3 ppt). Nước mặn vừa phải chứa khoảng 3.000 tới 10.000 ppm (3 tới 10 ppt). Nước mặn nhiều chứa khoảng 10.000 tới 35.000 ppm (10 tới 35 ppt) muối. Trên Trái Đất, nước biển trong các đại dương là nguồn nước mặn phổ biến nhất và cũng là nguồn nước lớn nhất. Độ mặn trung bình của đại dương là khoảng 35.000 ppm hay 35 ppt hoặc 3,5%, tương đương với 35g/l. Hàm lượng nước mặn tự nhiên cao nhất có tại hồ Assal ở Djibouti với nồng độ 34,8%. - Nước mặt: nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước. Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và chúng mất
7 đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất. Lượng giáng thủy này được thu hồi bởi các lưu vực, tổng lượng nước trong hệ thống này tại một thời điểm cũng tùy thuộc vào một số yếu tố khác. Các yếu tố này như khả năng chứa của các hồ, vùng đất ngập nước và các hồ chứa nhân tạo, độ thấm của đất bên dưới các thể chứa nước này, các đặc điểm của dòng chảy mặt trong lưu vực, thời lượng giáng thủy và tốc độ bốc hơi địa phương. Tất cả các yếu tố này đều ảnh hưởng đến tỷ lệ mất nước. Sự bốc hơi nước trong đất, ao, hồ, sông, biển, sự thoát hơi nước ở TV và ĐV hơi nước vào trong không khí sau đó bị ngưng tụ lại trở về thể lỏng rơi xuống mặt đất hình thành mưa, nước mưa chảy tràn trên mặt đất từ nơi cao đến nơi thấp tạo nên các dòng chảy hình thành nên thác, ghềnh, sông, suối và được tích tụ lại ở những nơi thấp trên lục địa hình thành hồ hoặc đưa thẳng ra biển hình thành nên lớp nước trên bề mặt của vỏ trái đất. Trong quá trình chảy tràn, nước hòa tan các muối khoáng trong các nham thạch nơi nó chảy qua, một số vật liệu nhẹ không hòa tan được cuốn theo dòng chảy và bồi lắng ở nơi khác thấp hơn, sự tích tụ muối khoáng trong nước biển sau một thời gian dài của quá trình lịch sử của quả đất dần dần làm cho nước biển càng trở nên mặn. Có hai loại nước mặt là nước ngọt hiện diện trong ao, hồ, trên các lục địa và nước mặn hiện diện trong biển, các đại dương mênh mông, trong các hồ nước mặn trên các lục địa. - Nước ngầm: Nước ngầm hay còn gọi là nước dưới đất, là nước ngọt được chứa trong các lỗ rỗng của đất hoặc đá. Nó cũng có thể là nước chứa trong các tầng ngậm nước bên dưới mực nước ngầm. Nước ngầm cũng có những đặc điểm giống như nước mặt như: nguồn vào, nguồn ra và chứa. Sự khác biệt chủ yếu với nước mặt là do tốc độ luân chuyển chậm ( dòng thấm rất chậm so với nước mặt), khả năng giữ nước ngầm nhìn chung lớn hơn nước mặt khi so sánh về lượng nước đầu vào. Nguồn cung cấp nước cho nước ngầm là nước mặt thấm vào tầng chứa. Các nguồn thoát tự nhiên như suối và thấm vào các đại dương. Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nước ngầm tầng mặt thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần và mực nước biến đổi rất nhiều, phụ
8 thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước. Theo không gian phân bố, một lớp nước ngầm tầng sâu thường có ba vùng chức năng: vùng thu nhận nước, vùng chuyển tải nước, vùng khai thác nước có áp. Có hai loại nước ngầm: nước ngầm không có áp lực và nước ngầm có áp lực.[11] 1.2.2 Vai trò của nước đối với con người Nước có vai trò đặc biệt với cơ thể con người, con người có thể nhịn ăn được vài ngày nhưng không thể nhịn uống nước. Nước chiếm khoảng 70% trọng lượng cơ thể, 65-75% trọng lượng cơ, 50% trọng lượng mỡ, 50% trọng lượng xương. Nước tồn tại ở 2 dạng: nước trong tế bào và nước ngoài tế bào. Nước ngoài tế bào có trong huyết tương máu, nước bọt Nước là chất quan trọng để các phản ứng hóa học và sự trao đổi chất diễn ra không ngừng trong cơ thể. Nước là dung môi, nhờ đó tất cả các chất dinh dưỡng được đưa vào cơ thể, sau đó được chuyển vào máu dưới dạng dung dịch nước. Mỗi người cần 2-3 lít nước mỗi ngày để đổi mới lượng nước của cơ thể và duy trì các hoạt động sống bình thường. Uống không đủ nước ảnh hưởng đến chức năng của tế bào cũng như chức năng của các hệ thống trong cơ thể. Những người thường xuyên uống không đủ nước có khả năng gây trụy tim mạch, hạ huyết áp, nhịp tim tăng cao. Nguy hiểm hơn, bạn có thể tử vong nếu lượng nước mất trên 20%. Bên cạnh oxy, nước đóng vai trò quan trọng thứ hai để duy trì sự sống. Tóm lại, nước rất cần cho cơ thể, mỗi người phải tập cho mình một thói quen uống nước để cơ thể không bị thiếu nước. Có thể nhận biết cơ thể bị thiếu nước qua cảm giác khát hoặc màu của nước tiểu, nước tiểu có màu vàng đậm chứng tỏ cơ thể đang bị thiếu nước. Duy trì cho cơ thể luôn ở trạng thái cân bằng nước là yếu tố quan trọng bảo đảm sức khỏe của mỗi người.[11] 1.2.3 Vai trò của nước đối với sinh vật Nước chứa trong cơ thể sinh vật một hàm lượng rất cao, từ 50 - 90% khối lượng cơ thể sinh vật là nước, có trường hợp nước chiếm tỷ lệ cao hơn, tới 98% như ở một số cây mọng nước, ở ruột khoang (ví dụ: thủy tức).Nước là dung môi cho các chất vô cơ, các chất hữu cơ có mang gốc phân cực (ưa nước) như hydroxyl, amin,
9 các boxyl Nước là nguyên liệu cho cây trong quá trình quang hợp tạo ra các chất hữu cơ. Nước là môi trường hoà tan chất vô cơ và phương tiện vận chuyển chất vô cơ và hữu cơ trong cây, vận chuyển máu và các chất dinh dưỡng ở động vật.Nước bảo đảm cho thực vật có một hình dạng và cấu trúc nhất định. Do nước chiếm một lượng lớn trong tế bào thực vật, duy trì độ trương của tế bào cho nên làm cho thực vật có một hình dáng nhất định.Nước nối liền cây với đất và khí quyển góp phần tích cực trong việc bảo đảm mối liên hệ khăng khít sự thống nhất giữa cơ thể và môi trường. Trong quá trình trao đổi giữa cây và môi trường đất có sự tham gia tích cực của ion H+ và OH- do nước phân ly ra.Nước tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thể.Nước còn là môi trường sống của rất nhiều loài sinh vật, giữ vai trò tích cực trong việc phát tán nòi giống của các sinh vật, nước còn là môi trường sống của nhiều loài sinh vật. Vì vậy các cơ thể sinh vật thường xuyên cần nước.[11] 1.2.4 Khái niệm ô nhiễm nước Ô nhiễm nước là hiện tượng các vùng nước như sông, hồ, biển, nước ngầm bị các hoạt động của con người làm nhiễm các chất độc hại như chất có trong thuốc bảo vệ thực vật,chất thải công nghiệp chưa được xử lí, tất cả có thể gây hại cho con người và cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên. Theo hiến chương Châu Âu về nước đã định nghĩa: “Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, cho động vật nuôi và các loài hoang dã”. Tóm lại, ô nhiễm nước là sự biến đổi tính chất vật lý, hóa học và thành phần sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kĩ thuật cho phép, gây ảnh hưởng xấu đến con người và vi sinh vật.[11] 1.2.5 Khái niệm về nước sạch “Nước sạch là nước đảm bảo các yêu cầu sau: Nước trong, không màu,không có mùi, vị lạ, không có tạp chất, không có chứa chất tan có hại, không có mầm gây bệnh”.[12]
10 Khi mang đi thử nghiệm đạt giới hạn cho phép tất cả các chỉ tiêu theo quy định tại Quy chuẩn Việt Nam (QCVN) 01:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống hay QCVN 02:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt, ban hành kèm theo thông tư số 04/2009/TT- BYT và 05/2009/TT- BYT ngày 17/06/2009. 1.2.6 Khái niệm chất lượng nước Chất lượng nước là một chỉ tiêu quan trọng đụng chạm tới tất cả khía cạnh của hệ sinh thái và đời sống con người, như sức khỏe cộng đồng, sản xuất lương thực, hoạt động kinh tế và đa dạng sinh học. Do đó, chất lượng nước cũng là một trong những cơ sở để đánh giá mức độ đói nghèo, thịnh vượng và trình độ văn hoá của một quốc gia. 1.3 . Cơ sở thực tiễn 1.3.1. Tình hình khai thác và sử dụng nước trên thế giới Tính đến đầu những năm 1990 trên toàn thế giới đã khai thác được 760 tỷ m3 nước ngầm chiếm 21% so với tổng lượng nước đã khai thác sử dụng (bao gồm các nguồn nước dưới đất, nước mặt, nước mưa ). Khu vực Trung Đông nơi nguồn nước mặt khan hiếm, người ta đã khai thác tối đa nguồn nước dưới đất để phục vụ cho các nhu cầu nên ở khu vực này tỷ lệ sử dụng nước dưới đất cao như: Kuwait tỷ lệ nước dưới đất được khai thác chiếm tới 88% lượng nước mặt được khai thác, Ả Rập Sê Út chiếm 85,3%, Tiểu Vương Quốc Ả Rập chiếm 79%, Israsel chiếm 70%. Nhiều nước Nam Á cũng chiếm tỷ lệ cao về khai thác nước dưới đất so với nước mặt như: Bangladesh chiếm trên 70%, Pakistan chiếm 36,5%, Ấn Độ chiếm 34,5%. 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.
11 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. Ðô 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. 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 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 (Cao Liêm, Trần đức Viên - 1990 ). 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
12 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 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. 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 (Cao Liêm, Trần đức Viên - 1990). 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.[11] Đối với các nước phát triển thì nhu cầu sử dụng nước càng lớn. Hiện nay một sô quốc gia đã khai thác vượt quá khả năng tái tạo của nước rất nhiều lần, điển hình là Pakistan, Ả Rập Xê Út. Khai thác quá mức sẽ làm suy giảm chất lượng nước cũng như làm hạ thấp mực nước ngầm và nó cũng thể hiện tình trạng thiếu nước của quốc gia đó.
13 1.3.2. Tình hình khai thác và sử dụng nước ở Việt Nam. Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới ẩm có lượng mưa tương đối lớn trung bình từ 1.800mm - 2.000mm, 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 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(Cao Liêm- Trần đức Viên, 1990) Nước tàng trử 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 cưú nguồn tài nguyên nầy 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.
14 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 300 – 400 C; 70 điểm nóng vừa với nhiệt độ từ 410- 600 C và 36 điểm rất nóng với nhiệt độ từ 600 – 10000C; 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. 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 nầy phần lớn tập trung vào mùa khô trong khi mực nước trong các sông ngòi xuống thấp nên có nơi nước sẽ không đủ dùng, điều nầy cho thấy nếu không quản lý và phân phối tốt sẽ xảy ra tình trạng thiếu nước gay gắt như hiện nay.[11] 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới - Các chuyên gia tại viện công nghệ Masachusetts ( MIT, Mỹ) đã phát minh ra một mạng 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
15 hang 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(11 tài liệu). - Những năm 1990 ở Chile, trên vùng núi EL Tofo, một trong những nơi khô hạn nhất thế giới, làng Chungungo không còn cung cấp đủ nước sạch cho người dân, mà phải mua. Các nhà khoa học Chile và Canada đã nảy ra ý tưởng: “Vắt nước” từ sương bị gió biển thổi vào làng. Trên một diện tích 5.000m2, họ giăng gần 100 tấm lưới làm từ polybpropylene, kích thước 4x12m. Kết quả thật không ngờ, những hạt nước nhỏ bé trong sương bị “ mắc bẫy” trong lưới, chảy xuống hệ thống hứng, cho ra tới 15.000 lít nước mỗi ngày. - Ở vùng Gujarat ( tây bắc Ấn Độ ), một nơi khô hạn, với sự giúp đỡ của tổ chức Opur của Pháp, trên diện tích 850m2 họ đào những cái rãnh phủ lên trên tấm cách nhiệt, bề mặt là một lớp phim tráng sơn có khả năng phát tia hồng ngoài giúp làm lạnh tự nhiên. Nhờ vậy, nhiệt độ trên bề mặt tấm phủ được giảm còn 4 đến 10 độ C,giúp sương dễ ngưng tụ. Nước từ sương đọng lại trong các rãnh nước dẫn vào bể chứa và xử lý. Trung bình “bộ ngưng tụ” Khổng lồ này cung cấp cho dân làng 350 lít nước một ngày. Khi hoàn tất, “ nhà máy nước” Gujarat sẽ có diện tích tới 12.000m2, hằng đêm cho phép thu hồi 6.000 lít nước, đủ cung ứng cho nhu cầu sinh hoạt của làng. Nước sương lọc sạch đóng trai được bán với giá chỉ bằng một nửa so với nước do nhà máy truyền thống sản xuất. Giá 1m2 lớp phủ ở Châu Âu là 2 euro, trong khi ở Ấn Độ chỉ 0,4 euro (11 tài liệu) * Một số công nghệ lọc nước sạch và an toàn trên thế giới
16 Tháp nước Warka Hình 2.1. Tháp nước Warka - Thí nghiệm đầu tiên đã được áp dụng vào một ngôi làng ở Ethiopia đã được hoàn thành vào đầu năm nay và đã bắt đầu ngưng tụ nước cho dân làng sử dụng. Thiết kế đạt giải thưởng dựa trên kế hoạch ngưng tụ sương mù, vật liệu chủ yếu của tháp là tre và được bọc trong lưới tái chế. - Nước được thu thập thông qua một loại lưới nilon hoặc polypropylene và hơi nước ngưng tụ từ không khí trên bề mặt lạnh của lưới sau đó các giọt nước rơi xuống một bình chứa dưới ảnh hưởng của trọng lực. Tháp ngưng tụ nước này có thể được đặt trên sàn nhà hoặc ngoài trời và dễ dàng sửa chữa hoặc thay thế . Những nhà sẳn xuất đã có kế hoạch để sản xuất hang loạt vào năm 2019. (14 tài liệu) Máy lọc nước UV nhỏ gọn Hình 2.2 Máy lọc nước UV nhỏ gọn - Các nhà nghiên cứu tại đại học Stanford và phòng thí nghiệm gia tốc quốc gia SLAC đã phát triển một máy lọc nước UV đặt trong một hình chữ nhật mầu đen
17 nhỏ xíu có khả năng giảm quá trình lọc này xuống từ 48 giờ đến khoảng 20 phút. Mặc dù thiết bị này còn phải trải qua hang loạt các cuộc kiểm tra kiểm định chất lượng, những mẫu thử nghiệm đầu tiên trong phòng thí nghiệm cho thấy đây có thể là bước đầu tiên trong phương pháp lọc nước thế hệ mới giúp chúng ta có thể lọc nước bẩn thanh nước có thể sử dụng được. Máy gom sương mù lớn nhất thế giới Hình 2.3:Máy gom sương mù lớn nhất thế giới - Ở rìa của sa mạc Sahara, phía Tây Nam Morocco, những tấm lưới khổng lồ được giăng để đón hơi nước trong không khí, biến sương mù thaanhf nước uống. Với diện tích bề mặt lên đến 600 m2, những công cụ này lợi dụng sương mù dày đặc phủ kín khu vực Anti Atlas 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. Kỹ thuật này thực hiện bằng cách treo các tấm lưới mau ( là loại lưới có mắt lưới rất
18 nhỏ, phục vị mục đích hứng sương mù) trong không khí, bắt trước quá trình ngưng tụ hơi nước trên những loại cây lá kim và cây gỗ đỏ thành nước uống, bì đắp lại sự thiếu mưa ở những những nơi khô cằn. Những tấm lưới được đặt ở độ cao 1.225m, trung bình mỗi ngày thu được khoảng 6000 lít nước. Một tổ chức NGO Canada có tên là FogQuest đã nâng cấp lên một phiên bản mới được gọi là “Câu mây”, được phát triển ở Đức, những thiết bị này không cần phải bảo trì và sẽ cho gấp đôi sản lượng nước. Nano Water Chip (Chíp nước sử dụng công nghệ Nano) Hình 2.4: Nano Water Chip Chi phí nước sạch gây khá nhiều khó khăn cho những người đang bị thiếu nước trên Trái đất, do đó các nhà nghiên cứu đã tìm ra giải pháp hợp lý quy mô nhỏ hơn như các thiết bị lọc nước cá nhân. Trong năm 2014, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Texas tại Austin và Đại học Marburg ở Đức đã phát triển một "chip nước" (water chip) có thể tạo ra một điện trường nhỏ để khử muối trong nước biển. Với việc sớm phát triển, với chip này thì mọi người sẽ hy vọng một giải pháp lọc nước cầm tay nhỏ gọn có khả năng chạy
19 bằng pin một cách thường xuyên. Công nghệ này vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu và phát triển thành sản phẩm. [17] Dự án khai thác năng lượng từ sóng ở Australia Dự án của công ty năng lượng Carnegie Wave Energy có hai nhiệm vụ là tạo ra năng lượng tái tạo từ các cơn sóng ở đại dương đồng thời khử mặn nước biển. Các thiết bị này sẽ giống như những chiếc phao nổi được đặt ở ngoài khơi bờ biển Perth, Australia. Các phao sẽ được buộc với nhau thành một chùm ba, cột vào đáy biển với những tuabin sản xuất ra điện hoạt động thông qua các cơn sóng trong lòng đại dương. Một hệ thống khử muối được xây dựng ở bên trong, hoạt động thông qua điện thu được từ các tuabin để tạo ra nước sạch, phần điện còn lại sẽ được đưa trở lại vào đất liền và bổ sung vào lưới điện địa phương. Dự án này là một phần trong kế hoạch lâu dài để đem lại nước sạch cho địa phương. 1.4.2. Các nghiên cứu liên quan tại Việt Nam Trước thực trang khan hiếm nước trong mùa khô của nhiều vùng cao thuộc tỉnh Hà Giang, đoàn từ thiện của mạng nghe nhìn Việt Nam (VNAV) dã 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 100m lới từ Chi-Lê
20 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. - Mô hình công nghệ lọc nước của nhóm nhà khoa học do PGS.TS Trần Hồng Côn Công nghệ lọc nước dựa trên nguyên lý hấp phụ chọn lọc, loại bỏ các chất có hại trong nước như các kim loại nặng, asen, amoni, nitrit, các chất hữu cơ độc hại, các virus, vi khuẩn nhưng giữ lại được tất cả các khoáng chất và các chất vi lượng cần thiết cho sức khỏe con người”. Các vật liệu hấp phụ được sử dụng trong thiết bị lọc là các khoáng chất tự nhiên có ở Việt Nam như: đá ong, đất sét được khai thác và biến tính phù hợp; than gáo dừa ở Trà Vinh; công nghệ nano bạc kim loại để diệt khuẩn. Tất cả những yếu tố này được sắp xếp phù hợp thành một cột lọc với 4 tầng vật liệu hấp phụ, diệt khuẩn và các lớp lọc phụ trợ bao gồm: vật liệu hấp phụ kim loại nặng; vật liệu hấp phụ asen, flo, nitrit và các anion độc hại; vật liệu hấp phụ các chất hữu cơ và amoni; vật liệu tiệt trùng. Đối với vật liệu hấp phụ kim loại nặng, sử dụng đá ong biến tính để có bề mặt mang hiệu ứng điện tích âm có khả năng bắt giữ các cation kim loại nặng trong nước. Trong trường hợp các kim loại nặng nằm trong các phức chất hữu cơ sẽ được xử lý cùng với các chất hữu cơ. Đối với vật liệu hấp phụ asen, flo, nitrit và các anion độc hại, cũng sử dụng đá ong biến tính để tạo bề
21 mặt mang hiệu ứng điện tích dương có khả năng thu hút mạnh các anion. Bên cạnh đó, sử dụng than gáo dừa Trà Vinh biến tính để vừa có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ như bản chất của nó, vừa có khả năng hấp phụ lưu giữ ion amoni trong nước. Khâu còn lại là sử dụng nano bạc kim loại với kích thước từ 6 đến 20 nanomet được mang trên các hạt đá ong biến tính nhiệt để tiêu diệt vi trùng, vi khuẩn. Nano bạc kim loại chế tạo theo kiểu này có thể diệt khuẩn gấp 200 lần so với bạc kim loại bình thường. [11] - Hệ lọc nước GFLife là sản phẩm kế thừa và phát triển từ đề tài khoa học cấp Nhà nước “Nghiên cứu sản xuất vật liệu và công nghệ xử lý nước cấp an toàn sinh học có sử dụng nano bạc”, năm 2010 của phòng Hóa Học Xanh, Viện Hóa học – Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam. Đây là công nghệ (lần đầu tiên được sử dụng ở Việt Nam) có khả năng xử lý hoàn toàn màu, mùi, các chất hữu cơ, các chất cặn bẩn, độc tố, nước cứng. Đặc biệt xử lý hoàn toàn kim loại nặng và các loại vi khuẩn E.coli, Coliforms, trực khuẩn mủ xanh, Nước sau khi lọc đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT. [9]
22 PHẦN 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu - Đối tượng: Nước thu được từ mô hình thu (hơi) sương. - Địa điểm: phòng thí nghiệm, khoa môi trường, trường Đại học Nông Lâm. - Thời gian: Từ tháng 7/2018 đến tháng 12/2018. 2.2. Nội dung nghiên cứu - Xây dựng mô hình thu sương (hơi) - Đánh giá chất lượng sau khi thu sương (hơi) bằng mô hình + Nước thu sương (hơi) sau một ngày. + Nước thu sương (hơi) sau bẩy ngày. + Nước thu sương (hơi) sau mười ngày. + Nước thu sương (hơi) sau mười lăm ngày. 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp - Thu thập, tổng hợp các tài liệu, các nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ lưới thu sương. - Việc thu thập và phân tích tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu là rất quan trọng nhằm giúp ta nhận biết vấn đề một cách nhanh chóng và tổng quát. - Những tài liệu này là cơ sở ban đầu định hướng cho kế hoạch và triển khai các mục tiêu nghiên cứu. Thông tin thứ cấp có thể được thu thập từ: - Trên báo trong và ngoài nước về công nghệ lưới thu sương đã và đang được sử dụng. 2.4.2. Phương pháp thiết kế thí nghiệm * Dụng cụ: - Các loại sợi tự nhiên. - Dao, kéo, cốc. - Máy phun sương tạo ẩm. - Máy đo nhiệt độ, độ ẩm.
23 - Tủ BOD. - Tủ lạnh. * Quy trình đan lưới: Cây (Đay, Rửa sạch Tước sợi gai, xơ dừa) Tiến hành Đan thành Phơi khô thí nghiệm lưới Hình 2.5. Quy trình đan lưới từ các sợi cây (Đay, gai, xơ dừa) - 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. *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
24 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 hết chiều 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. * Các bước tiến hành trong phòng thí nghiệm: - Lắp tấm lưới đã đan được vào mô hình rồi đưa vào trong tủ lạnh. - Đặt cốc thủy tinh 400ml dưới mô hình để chứa nước thu được. - Điều chỉnh nút phun sương (hơi) sao cho phù hợp. - Đặt máy phun sương (hơi) 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.
25 - Thu nước từ tấm lưới có kích thước tốt nhất trong điều kiện nhiệt độ 15oC trong tủ lạnh và 20oC trong tủ BOD. - Độ ẩm từ 90%-98%. * Nghiên cứu xử lý nước sau thu sương thành nước sạch từ mô hình - 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, TSS, Coliform. 2.4.3. 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: 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, 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 2.1. Chỉ tiêu và phương pháp phân tích STT Chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp phân tích 1 pH - Đo bằng máy theo TCVN 6492:1999 2 TSS mg/l SMEWW 2540D:2012 3 Mầu Mắt thường 4 Độ Đục Đo bằng máy đo độ đục theo TCVN 6184:1996 5 Mùi vị Cảm quan 6 Coliform MPN/100ml TCVN 6187-2:2009 2.4.4. 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.
26 - 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
27 PHẦN 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả nghiên cứu chất lượng nước thu sương làm nước từ các sợi tự nhiên 3.1.1. Nghiên cứu khả năng thu sương(hơi) thành nước - Sợi gai có khả năng thu được nhiều nước nhất kết quả ta thu được là 238,6ml/24h. - Nghiên cứu khả năng thu sương(hơi) nước từ sợi gai ở các mắt lưới 2x2cm, 1,5x1,5 cm, và 1x1cm, ta thấy được ở kích thước 1,5x1,5cm là thu được lượng nước nhiều nhất. Như vậy lưới thu sương làm từ sợi gai có kích thước 1,5x1,5 là tốt nhất để thu sương(hơi) làm nước. - Với điều kiện nhiệt độ từ 10oC; 15oC; 20oC và độ ẩm 90-98% khả năng của lưới thu sương làm từ sợi gai với nhiệt độ 20oC ta thu được nhiều nước nhất [8]. 3.1.2. Kết quả đánh giá chất lượng nước sau thu sương Qua tiến hành thí nghiệm .Tiến hành lấy mẫu và phân tích thu được kết quả sau: Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương(hơi)sau 1 ngày T Thông Đơn Kết quả phân tích mẫu nước QCVN 02:2009 QCVN T số phân vị /BYT 01:2009 tích Sau 1 Sau 3 Sau 7 I II /BYT ngày ngày ngày 1 pH - 7,050 7,170 7,110 6-8,5 6-8,5 6-8,5 Mầu Sắc Không Không Hơi vàng Không Không Không 2 mầu mầu mầu mầu mầu 3 Mùi vị - Không Không Không Không Không Không mùi, vị lạ mùi, vị lạ mùi, vị lạ mùi, vị lạ mùi, vị lạ mùi, vị lạ 4 BOD5 mg/l 1,128 3,200 7,52 - - - 5 COD mg/l 1,160 4,000 9,400 - - 2 6 Độ đục NTU 1,380 4,040 6,670 5 5 2 7 TSS mg/l 2,000 4,000 9,100 - - - 8 Coliform Vi 150 4100 4600 50 150 0 khuẩn/ 100ml
28 Nhận xét chất lượng nước sau 1 ngày: Theo QCVN 02:2009/BYT Nhìn vào bảng số liệu và biểu đồ hiển thị ta thấy rằng: + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤7,050≤8,5. + Hàm lượng Coliform nằm trong giới hạn cho phép – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu Độ Đục đạt tiêu chuẩn.  Từ kết quả trên ta thấy làm nước từ lưới thu sương sau 1 ngày nước đủ tiêu chuẩn làm nước sinh hoạt. Theo QCVN 01/:2009BYT Nhìn vào bảng số liệu và biểu đồ hiển thị ta thấy rằng: + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤7,050≤8,5. + Hàm lượng COD nằm trong giới hạn cho phép – đạt tiêu chuẩn. + Hàm lượng Coliform vượt quá quy chuẩn cho phép. + Chỉ tiêu Độ Đục nằm trong giới hạn cho phép – đtạ tiêu chuẩn.
29 => Từ kết quả trên ta thấy hàm lượng Coliforms vượt quá giới hạn cho phép ta có thể sử dụng biện pháp khử dung máy trùng bằng Clo, khử trùng bằng ozone, khử trùng bằng tia cực tím hoặc phương pháp chưng cất nước hoặc lọc nước, sau khi khử coliform nước thu sương sau 1 ngày có thể sử dụng cho nước ăn uống. - Nhận xét chất lượng nước sau 3 ngày: + Qua bảng số liệu ta có thể thấy hàm lượng COD vượt quá giới hạn cho phép QCVN 01:2009/BYT hai lần. + Chỉ tiêu độ đục thấp hơn 0,808 lần so với quy chuẩn QCVN 02:2009/BYT nhưng lại vượt quá giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT 2,02 lần. Điều này chứng tỏ với chỉ tiêu độ đục nước chỉ phù hợp cho nước sinh hoạt. + Hàm lượng Coliforms đều vượt quá quy chuẩn cho phép của cả hai quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT và QCVN 02:2009/BYT [9]. - Nhận xét chất lượng nước sau 7 ngày: + Nhìn vào bảng số liệu ta thấy hàm lượng COD vượt quá giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT 4,7 lần. + Chỉ tiêu độ đục vượt quá giới hạn cho thép của hai quy chuẩn cho phép. + Hàm lượng Coliform vượt quá giới hạn cho phép của hai quy chuẩn. 3.2.Thiết kế mô hình thu sương làm nước sạch Trong quá trình nghiên cứu đề tài em nhận thấy rằng việc thu nước từ sợi đay qua ngày đầu tiên cho kết quả rất tốt và khả quan, nhưng từ ngày thứ 3, 5, 7 các chỉ số chất lượng nước (đặt biệt là chỉ số Coliform) tăng cao theo ngày và em đưa ra giải pháp là đưa vật liệu lọc vào nhằm cải thiện chất lượng nước, cũng như ổn định các chỉ số. Chính vì vậy mô hình đã được tiến hành thiết kế như hình 4.0.
30 Hình 3.1. Mô hình thu sương (hơi) thành nước - Việc đưa ra mô hình ta tích hợp được cả hai công đoạn là vừa có thể thu sương (hơi) nhanh và vừa có thể lọc nhanh trong cùng một khoảng thời gian tiến hành. - Hệ thống cột lọc nước của em bao gồm 3 tầng: + Tầng đầu tiên là sỏi (kích thước nhỏ): Tỷ lệ sỏi dày khoảng 4cm. Lớp sỏi này sẽ được sử dụng trong việc lọc TSS. + Tầng thứ hai là than hoạt tính: Tỷ lệ dày khoảng 3cm. Lớp than hoạt tính này đóng vai trò là xử lý mùi và giảm lượng Coliform có trong nước sau khi thu được.
31 + Tầng cuối cùng là cát: Tỷ lệ dày khoảng 3cm. Lớp cát này cũng có vai trò tương tự như sỏi đóng vai trò xử lý TSS có trong nước sau khi thu được. - Nhận xét: + Với các thông số về độ dày của các vật liệu lọc như trên bởi trong quá trình tiến hành chạy thử nghiệm mô hình thì tỷ lệ này cho kết quả chỉ số là tốt nhất. + Việc sắp xếp vật liệu lọc theo thứ tự: 4 tầng, từ lớp sỏi ở tầng dưới cùng cho đến lớp cát ở tầng trên cùng giúp cho mô hình có thể dễ dàng xử lý các chỉ số có trong nước ngay sau khi thu được. 3.3. Đánh giá chất lượng nước thu được từ mô hình 3.3.1. Chất lượng nước thu sương (hơi) sau 1 ngày Qua tiến hành thí nghiệm .Tiến hành lấy mẫu và phân tích thu được kết quả sau:
32 Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương (hơi) sau 1 ngày Kết quả QCVN 02:2009 QCVN Thông số TT Đơn vị phân tích /BYT 01:2009/ phân tích mẫu nước I II BYT 1. pH - 8,29 6-8,5 6-8,5 6-8,5 Không Không 2. Mầu Sắc Không mầu Không mầu mầu mầu Không Không Không Không 3. Mùi vị - mùi, vị lạ mùi, vị lạ mùi, vị lạ mùi vị lạ 4. BOD5 mg/l 49,28 - - - 5. COD mg/l 61,60 - - 2 6. Độ đục NTU 0,49 5 5 2 7. TSS mg/l 10 - - - Vi khuẩn/ 8. Coliform 7 50 150 0 100ml * Nhận xét: Nhìn vào bảng số liệu ta có thể thấy mẫu nước thu được ngày đầu tiên đạt đủ quy chuẩn: QCVN 02:2009/BYT phù hợp để dùng cho sinh hoạt. Hàm lượng COD 70 61.6 60 50 l 40 Mẫu nước mg/ 30 QCVN 01:2009/BYT 20 QCVN 02:2009/BYT 10 2 0 1 2 COD Hình 3.2: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu COD + Qua biểu đồ ta có thể thấy hàm lượng COD vượt quá giới hạn cho phép QCVN 01:2009/BYT 30,8 lần.
33 Chỉ tiêu độ đục 5 5 4 3 2 Mẫu nước NTU 2 QCVN 01:2009/BYT 1 0.49 QCVN 02:2009/BYT 0 1 2 3 Độ đục Hình 3.4: Biểu đồ hiển thị độ đục + Nhìn bảo biểu đồ ta có thể thấy chỉ tiêu độ đục thấp hơn 0,245 lần so với quy chuẩn QCVN 02:2009/BYT thấp hơn giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT 0,098 lần. Điều này chứng tỏ với chỉ tiêu độ đục nước chỉ phù hợp cho nước sinh hoạt và ăn uống Hàm lượng Coliform 150 160 140 120 100 80 Mẫu nước 60 QCVN 01:2009/BYT 40 QCVN 02:2009/BYT Vi khuẩn/100ml Vi 20 7 0 1 2 3 Coliform + Nhìn vào biểu đồ ta thấy rằng hàm lượng Coliform thấp hơn giới hạn cho phép của hai quy chuẩn 4.1.2. Chất lượng nước thu sương (hơi) sau 7 ngày Qua tiến hành thí nghiệm .Tiến hành lấy mẫu và phân tích thu được kết quả sau:
34 Bảng 3.2. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương (hơi) sau 7 ngày Kết quả QCVN 02:2009 QCVN Thông số TT Đơn vị phân tích /BYT 01:2009/B phân tích mẫu nước I II YT 1. pH - 7,92 6-8,5 6-8,5 6-8,5 Không 2. Mầu Sắc Không mầu Không mầu Không mầu mầu Không Không Không Không mùi 3. Mùi vị - mùi, vị lạ mùi, vị lạ mùi, vị lạ vị lạ 4. BOD5 mg/l 37,12 - - - 5. COD mg/l 46,4 - - 2 6. Độ đục NTU 1,18 5 5 2 7. TSS mg/l 5 - - - Vi 8. Coliform khuẩn/ 0 50 150 0 100ml * Nhận xét: Nhìn vào bảng số liệu ta có thể thấy mẫu nước thu được ngày thứ bảy đạt đủ quy chuẩn: QCVN 01:2009/BYT phù hợp để dùng ăn uống. Hàm lượng COD 46.4 50 40 30 Mẫu nước mg/l 20 QCVN 01:2009/BYT QCVN 02:2009/BYT 10 2 0 1 2 COD Hình 3.3 : Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu COD
35 Nhìn vào biểu đồ ta thấy hàm lượng COD vượt quá giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT 23,2 lần. Chỉ tiêu độ đục 5 5 4 3 2 Mẫu nước NTU 2 1.18 QCVN 01:2009/BYT 1 QCVN 02:2009/BYT 0 1 2 3 Độ đục Hình 3.4: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu độ đục + Nhìn vào biểu đồ ta thấy rằng chỉ tiêu độ đục đạt ngưỡng thấp hơn giới hạn cho phép của hai quy chuẩn. Hàm lượng Coliform 150 150 100 Mẫu nước 50 QCVN 01:2009/BYT 0 Vi khuẩn/100ml Vi QCVN 02:2009/BYT 0 1 2 3 Coliform + Nhìn vào biểu đồ ta thấy rằng hàm lượng Coliform bằng 0 tức là mẫu nước của ngày thứ 7 này đạt QCVN01:2009/BYT. 4.1.3. Chất lượng nước thu sương(hơi) sau 10 ngày Qua tiến hành thí nghiệm .Tiến hành lấy mẫu và phân tích thu được kết quả sau:
36 Bảng 3.3. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương (hơi) sau 10 ngày Kết quả QCVN 02:2009 QCVN Thông số TT Đơn vị phân tích /BYT 01:2009/BY phân tích mẫu nước I II T 1. pH - 7,6 6-8,5 6-8,5 6-8,5 Không 2. Mầu Sắc Không mầu Không mầu Không mầu mầu Không mùi, Không Không mùi, Không mùi vị 3. Mùi vị - vị lạ mùi, vị lạ vị lạ lạ 4. BOD5 mg/l 24,96 - - - 5. COD mg/l 31,20 - - 2 6. Độ đục NTU 1,95 5 5 2 7. TSS mg/l 6 - - - Vi 8. Coliform 9 50 150 0 khuẩn/100ml * Nhận xét: Nhìn vào bảng số liệu ta có thể thấy mẫu nước thu được ngày thứ mười đạt đủ quy chuẩn: QCVN 02:2009/BYT phù hợp để dùng cho sinh hoạt. Hàm lượng COD 35 31.2 30 25 20 Mẫu nước mg/l 15 QCVN 01:2009/BYT 10 QCVN 02:2009/BYT 5 2 0 1 2 COD Hình 3.5: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu COD Nhìn vào biểu đồ ta thấy hàm lượng COD vượt quá giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT 15,6 lần.
37 Chỉ tiêu độ đục 5 5 4 3 1.95 2 Mẫu nước NTU 2 QCVN 01:2009/BYT 1 QCVN 02:2009/BYT 0 1 2 3 Độ đục Hình3.6 : Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu độ đục + Nhìn vào biểu đồ ta thấy rằng chỉ tiêu độ đục đạt ngưỡng thấp hơn giới hạn cho thép của hai quy chuẩn. Hàm lượng Coliform 150 160 140 120 100 80 Mẫu nước 60 QCVN 01:2009/BYT 40 9 QCVN 02:2009/BYT 20 Vi khuẩn/100ml Vi 0 1 2 3 Coliform + Nhìn vào biểu đồ ta thấy rằng hàm lượng Coliform vẫn nằm trong giới hạn cho phép của hai quy chuẩn. 4.1.4. Chất lượng nước thu sương(hơi) sau 15 ngày Qua tiến hành thí nghiệm. Tiến hành lấy mẫu và phân tích thu được kết quả sau:
38 Bảng 3.4. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương(hơi) sau 15 ngày Kết quả QCVN 02:2009 QCVN Thông số TT Đơn vị phân tích /BYT 01:2009/ phân tích mẫu nước I II BYT 1. pH - 7,86 6-8,5 6-8,5 6-8,5 Không 2. Mầu Sắc Không mầu Không mầu Không mầu mầu Không mùi, Không Không mùi, Không mùi 3. Mùi vị - vị lạ mùi, vị lạ vị lạ vị lạ 4. BOD5 mg/l 67,2 - - - 5. COD mg/l 84,00 - - 2 6. Độ đục NTU 2,58 5 5 2 7. TSS mg/l 9 - - - Vi 8. Coliform 15 50 150 0 khuẩn/100ml * Nhận xét: Nhìn vào bảng số liệu ta có thể thấy mẫu nước thu được ngày thứ mười lăm không đạt đủ quy chuẩn: QCVN 02:2009/BYT. Như vậy, sau 15 ngày thì chúng ta nên thay lưới để nước thu được đảm bảo QCVN 02:2009/BYT. Hàm lượng COD 100 84 80 60 Mẫu nước mg/l 40 QCVN 01:2009/BYT 20 2 QCVN 02:2009/BYT 0 1 2 COD Hình 3.7: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu COD Nhìn vào biểu đồ ta thấy hàm lượng COD vượt quá giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT 42 lần.
39 Chỉ tiêu độ đục 5 5 4 3 2.58 2 Mẫu nước NTU 2 QCVN 01:2009/BYT 1 QCVN 02:2009/BYT 0 1 2 3 Độ đục Hình 3.8: Biểu đồ hiển thị chỉ tiêu độ đục Nhìn vào biểu đồ ta thấy rằng chỉ tiêu độ đục đạt ngưỡng thấp hơn giới hạn cho thép của hai quy chuẩn. Hàm lượng Coliform 150 160 140 120 100 80 Mẫu nước 60 QCVN 01:2009/BYT 40 15 QCVN 02:2009/BYT 20 Vi khuẩn/100ml Vi 0 1 2 3 Coliform + Nhìn vào biểu đồ ta thấy rằng hàm lượng Coliform nằm trong giới hạn cho phép của hai quy chuẩn.
40 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận - Đã thiết kế được mô hình mang lại chất lượng nước cao hơn cụ thể như sau: + Trước khi có mô hình: Chỉ tiêu độ đục hàm lượng Coliform ở chất lượng nước ngày thứ 7 đã vượt quá giới hạn cho thép của hai quy chuẩn cho phép và không thể sử dụng được trong sinh hoạt và ăn uống. + Sau khi có mô hình: Chỉ tiêu độ đục đạt ngưỡng thấp hơn giới hạn cho phép của hai quy chuẩn, hàm lượng Coliform ở chất lượng nước ngày thứ 7 này đạt QCVN01:2009/BYT phù hợp để dùng ăn uống. - Chất lượng nước thu được từ mô hình sau 1 ngày Theo QCVN 02:2009/BYT + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤8,29≤8,5. + Chỉ tiêu Độ Đục đạt tiêu chuẩn. - Từ kết quả trên ta thấy nước thu được từ mô hình sau 1 ngày nước đủ tiêu chuẩn làm nước sinh hoạt và cả sử dụng trong ăn uống. Theo QCVN 01/:2009BYT + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤8,29≤8,5.
41 + Chỉ tiêu Độ Đục nằm trong giới hạn cho phép – đạt tiêu chuẩn. - Chất lượng nước thu được từ mô hình sau 7 ngày Theo QCVN 02:2009/BYT + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤7,92≤8,5. + Hàm lượng Coliform nằm trong giới hạn cho phép – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu Độ Đục đạt tiêu chuẩn. - Từ kết quả trên ta thấy nước thu được từ mô hình sau 7 ngày nước đủ tiêu chuẩn làm nước sinh hoạt và cả sử dụng trong ăn uống. Theo QCVN 01/:2009BYT Nhìn vào bảng số liệu và biểu đồ hiển thị ta thấy rằng: + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤7,92≤8,5. + Hàm lượng Coliform vượt quá quy chuẩn cho phép. + Chỉ tiêu Độ Đục nằm trong giới hạn cho phép – đạt tiêu chuẩn. - Từ kết quả trên ta thấy nước thu được từ mô hình sau 7 ngày nước đủ tiêu chuẩn làm nước sinh hoạt và cả sử dụng trong ăn uống. - Chất lượng nước thu được từ mô hình sau 10 ngày Theo QCVN 02:2009/BYT
42 + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤7,6≤8,5. + Hàm lượng Coliform nằm trong giới hạn cho phép – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu Độ Đục đạt tiêu chuẩn. - Từ kết quả trên ta thấy nước thu được từ mô hình sau 10 ngày nước đủ tiêu chuẩn làm nước sinh hoạt và cả sử dụng trong ăn uống. Theo QCVN 01/:2009BYT Nhìn vào bảng số liệu và biểu đồ hiển thị ta thấy rằng: + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤7,6≤8,5. + Hàm lượng Coliform vượt quá quy chuẩn cho phép. + Chỉ tiêu Độ Đục nằm trong giới hạn cho phép – đạt tiêu chuẩn. - Từ kết quả trên ta thấy nước thu được từ mô hình sau 10 ngày nước đủ tiêu chuẩn làm nước sinh hoạt và cả sử dụng trong ăn uống. - Chất lượng nước thu được từ mô hình sau 15 ngày Theo QCVN 02:2009/BYT + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn.
43 + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤7,86≤8,5. + Hàm lượng Coliform nằm trong giới hạn cho phép – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu Độ Đục đạt tiêu chuẩn. - Từ kết quả trên ta thấy nước thu được từ mô hình sau 15 ngày nước đủ tiêu chuẩn làm nước sinh hoạt và cả sử dụng trong ăn uống. Theo QCVN 01/:2009BYT Nhìn vào bảng số liệu và biểu đồ hiển thị ta thấy rằng: + Chỉ tiêu mùi, vị được đánh giá qua cảm quan thấy không có mùi, không vị - đạt quy chuẩn. + Chỉ tiêu mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy không mầu – đạt tiêu chuẩn. + Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤7,86≤8,5. + Hàm lượng Coliform nằm trong quy chuẩn cho phép. + Chỉ tiêu Độ Đục nằm trong giới hạn cho phép – đạt tiêu chuẩn. - Từ kết quả trên ta thấy nước thu được từ mô hình sau 15 ngày nước đủ tiêu chuẩn làm nước sinh hoạt và cả sử dụng trong ăn uống. 2. Kiến nghị Từ nghiên cứu cho thấy, em xin có một số kiến nghị như sau: - Đây mới là nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, cần có nghiên cứu ngoài thực tế. - Cần xây dựng thiết kế mô hình lọc nước thu sương lớn hơn và vật liệu phù hợp hơn nữa để có thể sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt và ăn uống, vì do đây là đề tài nghiên cứu khoa học và mới chỉ ứng dụng trong phòng thí nghiệm và đang trong giai đoạn chạy thử nghiệm nên các chỉ số còn cao.
44 TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tài liệu tiếng Việt: 1. Bộ Y tế (2009), quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống, nước sinh hoạt. 2. Dư Ngọc Thành ( 2016), Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải và chất thải rắn, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. 3. Dư Ngọc Thành ( 2016), Bài giảng thực hành công nghệ môi trường, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. 4. Dương Thị Minh Hòa (2015), Bài giảng quan trắc và phân tích môi trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. 5. Hoàng Thị Trang Nhung, Đánh giá chất lượng nước từ lưới thu sương và đề xuất biện pháp xử lý, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. 6. Nguyễn Ngọc Nông, Nguyễn Thanh Hải ( 2014), Bài giảng quản lí môi trường, trường đại học nông lâm Thái Nguyên. 7. Nguyễn Thị Ánh (2018), Nghiên cứu xây dựng mô hình lưới thu sương (hơi) thành nước từ các sợi tự nhiên, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. 8. Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam ( 2014), Luật bảo vệ môi trường. 9. Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (2012), Luật tài nguyên nước. II. Tài liệu Tiếng Anh 10. City water supplies – Innovating solutons to meet the rising demand - The urban hub. 11. Nasobronchial Allergy and Pulmonary Function Abnormalities Among Coir Workers of Alappuzha
45 III. Tài liệu internet: 12. %20hien%20trang%20su%20dung%20nuoc.pdf 13. 14. troi-cho-ba-con-vung-cao-ha-giang.html 15. loc-nuoc-sach-va9-an-toan-tren-the-gioi.html 16. 17. /view_content/content/859509/suong-mu-la-gi-tai-sao-co-suong-mu 18. thanh-nuoc-sach-1168298.html