Không gian công nghệ Xử lý nước uống công nghệ xanh plasma ANH THY Công nghệ plasma xử lý cung cấp nước uống tự động, đạt tiêu chuẩn y tế, xanh, sạch, rẻ Nước chiếm đến khoảng 60 - 70% khối lượng thể người, giữ vai trò thiết yếu sống Nước uống hay nước có đủ độ tinh khiết tối thiểu để người loài động vật, thực vật uống, hấp thu mà khơng gặp tác hại trước mắt lâu dài Cần phân biệt loại nước uống để sử dụng hợp lý Nước khơng có màu hay mùi vị khác thường gây khó chịu cho người uống, khơng có chất tan khơng tan độc hại, khơng có vi khuẩn gây bệnh không gây tác động xấu đến sức khỏe người sử dụng Trong đó, nước tinh khiết nước ngầm, nước máy,… qua công đoạn xử lý, tinh lọc, tiệt trùng đóng chai Vì q tinh khiết nên khơng cịn khống chất, ngun tố vi lượng mà thể người cần bổ sung hàng ngày Cịn nước khống khai thác từ nguồn khoáng tầng địa chất, có chứa ngun tố vi lượng khống chất có ích potassium, sodium, magnesium, calcium,… nên thể hấp thu dễ dàng Các phương pháp xử lý nước nghiên cứu áp dụng nhiều kỷ qua nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng Tùy điều kiện nguồn nước vào yêu cầu chất lượng nước ra, hệ thống xử lý chọn lọc thiết kế tối ưu kỹ thuật giá thành, phù hợp với yêu cầu trình độ quản lý người sử dụng, đạt độ an tồn hệ thống cao Cơng nghệ xử lý nước uống Các phương pháp xử lý nước uống tập trung vào ba q trình lọc thơ, khử khuẩn lọc tinh Công nghệ lọc nước tinh khiết phổ biến nước ta công nghệ thẩm thấu ngược (RO Reverse Osmosis), cho nước qua giữ lại tất ion kim loại, hóa chất, bào nang nấm, thành phần độc hại Trong thực tế, lọc RO ta nước tương đối tinh khiết, loại bỏ gần hoàn toàn chất khống vi lượng có nước loại hết khoáng chất, nên hạn chế tác dụng tốt cho sức khỏe Công nghệ lọc nước dựa nguyên lý hấp phụ gồm lọc vật liệu than hoạt tính, zeolit, khống chất… Lọc nano có khả loại bỏ chất độc hại có nước tới ngưỡng cho phép Tuy nhiên, nguồn nước hợp chất hữu cơ, cáu cặn vượt chuẩn chi phí cao Cơng nghệ lọc thơ dựa nhiều lõi lọc khác với chức khác lõi PP (polypropylene) với kích thước lọc 0,5 micron loại bỏ chất rắn lơ lững; lõi UDF than hoạt tính dạng hạt giúp khử mùi; lõi RESIN giúp loại bỏ số kim loại nặng, chất hữu cải thiện mùi vị làm mềm nước; lõi STINFO SỐ - 2014 T33 tạo khống để có vị tự nhiên… Đèn UV khí ozon có tác dụng diệt khuẩn vi rút gây bệnh nước mà không gây tác dụng phụ Công nghệ xử lý nước plasma tạo gốc tự có lực oxy hóa mạnh để xử lý tạp chất hữu vô nước; nước không bị chuyển màu theo thời gian … Nghiên cứu công nghệ xử lý nước uống sở sáng chế quốc tế Từ sáng chế (SC) công nghệ xử lý nước uống màng lọc, nano, UV plasma có sở liệu Wipsglobal, SC đăng ký bảo hộ sớm Mỹ (14/07/1967) đề cập tới ứng dụng tia UV để xử lý nước uống cho người Đến năm 2013, có 860 SC đăng ký liên quan đến các công nghệ xử lý nước uống Lượng SC đăng ký có xu hướng tăng dần theo thời gian, đạt cao giai đoạn 2000 2013 (754 SC) SC công nghệ xử lý nước uống đăng ký bảo hộ 20 quốc gia, nhiều châu Âu (13 nước: Đức, Pháp, Canada, Nga, Ukraina, Thụy Sỹ, Israel, Bulgaria, Tây Ban Nha, Hungary, Ý, Rumania, Anh) Tuy châu Á có quốc gia (Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật, Đài Loan, Malaysia) lượng SC đăng ký bảo hộ chiếm 84%, nhiều hẳn khu vực khác 27 Không gian công nghệ Xu hướng nghiên cứu liên quan đến xử lý nước uống cho nhu cầu đời sống người dựa SC đăng ký (Theo phân loại SC quốc tế IPC) là: ứng dụng màng lọc có SC đăng ký bảo hộ vào thập niên 80 sau tăng nhanh, 10 năm trở lại chiếm nửa tổng lượng SC (53,46%); xử lý nước uống tia UV có SC đăng ký bảo hộ sớm số lượng có xu hướng tăng dần qua thập niên (32,1%); ứng dụng cơng nghệ nano có SC đăng ký bảo hộ từ năm 2000, chiếm 11% số SC xử lý nước; cơng nghệ plasma bắt đầu có SC vào năm thập niên 90 có số SC Cơng nghệ xử lý nước để uống màng lọc tia UV qua năm phát triển có nhiều SC đăng ký bảo hộ, có xu hướng giảm dần năm vừa qua Trong đó, ứng dụng cơng nghệ nano plasma hứa hẹn nhiều đột phá tương lai Phát triển đăng ký SC công nghệ xử lý nước uống (từ năm 1967-2013) Số lượng SC 140 130 120 94 100 80 66 60 40 20 Ứng dụng công nghệ plasma giải pháp Phòng Nghiên cứu Năng lượng Môi trường - Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM nhằm xử lý cung cấp nước uống tự động, đạt tiêu chuẩn y tế phục 28 Đăng ký bảo hộ SC công nghệ xử lý nước uống châu lục Châu Mỹ 4,9% 47 Năm Đăng ký bảo hộ SC xử lý nước uống theo công nghệ Plasma - 3% Châu Úc 0,3% Châu Âu 10% UV - 32% Xử lý nước uống công nghệ plasma nghiên cứu Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Khác với Nhật, Singapore, Đức… nước máy hầu khu vực Indonesia, Malaysia, Philipine Việt Nam khơng thể uống trực tiếp nguy nhiễm khuẩn ColiForm, Ecoli loại tạp chất cao, cơng nghệ xử lý, nguồn nước hệ thống đường ống cũ kỹ Tuy nhiên tốt sử dụng nguồn nước máy Thành phố cấp qua xử lý loại bỏ tương đối an toàn chất độc hại, để uống phải qua đun nấu thời gian tốn 27 21 12 49 36 39 25 Châu Á 84,8% Màng lọc 53% Nano - 11% Phát triển đăng ký SC xử lý nước uống theo công nghệ Số lượng SC 120 100 80 60 40 20 o0 Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 ▬ Màng lọc 16 13 14 11 19 11 23 22 25 75 96 63 23 ▬ UV 10 12 10 14 13 10 15 24 31 28 27 15 ▬ Nano 10 11 10 11 11 11 ▬ Plasma 0 3 STINFO SỐ - 2014 Không gian công nghệ vụ nơi công cộng trường học, bệnh viện, ký túc xá Quy trình gồm bước sau: Nước từ nguồn cấp (1) xử lý sơ để tách chất cặn bã micron, khử mùi, màu, làm mềm khử khống cịn sót nước hệ thống lọc thơ (2) gồm ba cột lọc cột cát, cột than hoạt tính cột trao đổi ion trước đưa vào bồn điều áp (3) Nước ổn định áp suất lưu lượng nhờ bồn điều áp (3) đặt cao qua van tiết lưu Nước lọc thô sau qua van tiết lưu chuyển tới buồng plasma (4), nước đến vùng có điện trường xoay chiều với biên độ tần số lớn để tạo vùng plasma hai điện cực, điện cực nước điện cực inox Khi đó, electron chuyển động với vận tốc lớn va đập vào phân tử, cung cấp cho chúng lượng để phá vỡ liên kết tạo gốc oxy hóa bậc cao mạnh HO*, O*, H*, O3, H2O2 tia UV Hầu hết loại vi rút, vi khuẩn, nấm mốc, tảo, tạp chất hữu hóa chất nước thủy cục xử lý nhờ hạt mang điện, tia UV gốc tự có lực oxy hóa mạnh dịng plasma Ngồi ra, kim loại nặng sắt mangan hịa tan nước, mùi Cl2, H2S độ màu bị xử lý chất oxy hóa bậc cao, bốc kết tủa nên dễ dàng lọc khỏi hệ thống Như vậy, nước máy sau qua buồng plasma trở thành nước đạt tiêu chuẩn nước để uống Hệ thống xử lý plasma Nguồn nước (1), Bộ lọc thô (2), Bồn điều áp (3), Buồng xử lý plasma (4), Mạch điều khiển dịng plasma (5), Bộ điều khiển lập trình tự động (6), Bồn chứa nước (7) Hệ thống xử lý nước để uống có lưu lượng 5m /ngày, phục vụ 2.500 người Mơ hình trình diễn có hai trạm lấy nước tự động khuôn viên trường học hay cơng ty, trạm thứ cột nước có vịi rót tự động 0,5 lít trạm thứ hai cột nước có vịi lấy nước tự động 20 lít Tùy yêu cầu cụ thể, số lượng trạm vòi nước thiết kế cho phù hợp Nước máy đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý plasma, lọc đưa vào bình lưu trữ hệ thống chiết rót tự động dựa cơng nghệ RFID Mỗi người dùng có thẻ RFID, đưa thẻ vào đầu đọc máy nhận dạng rót nước với mức tương ứng 0,5 lít 20 lít Thẻ RFID nhỏ gọn phịng dịch vụ cấp hay bán, dán lên lưng điện thoại, thẻ sinh viên/ nhân viên Chi phí xử lý plasma khoảng 50 đồng/lít Hệ thống đánh giá an toàn theo TCVN, đạt tiêu chuẩn QCVN 6-1: 2010/BYT Hơn nữa, hệ thống không dùng chai lọ nước đóng chai nên thân thiện với mơi trường đồng thời giảm chi phí xử lý, vận hành, bảo dưỡng đơn giản � Bài viết thực sở tài liệu chương trình “Báo cáo phân tích xu hướng công nghệ” tháng 07/2014 Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP.HCM (CESTI) với chuyên đề “Xử lý nước uống cho cộng đồng công nghệ xanh (công nghệ plasma)” với báo cáo chuyên đề TS Trần Ngọc Đảm – Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM chuyên viên CESTI Chương trình “Báo cáo phân tích xu hướng cơng nghệ” tổ chức thường xuyên CESTI với tham gia chuyên gia hàng đầu lĩnh vực tài liệu phân tích chuẩn bị chu đáo chuyên gia ngành chuyên viên khai thác thông tin, đặc biệt khai thác thông tin sáng chế CESTI Bạn đọc quan tâm tham dự chương trình “Báo cáo phân tích xu hướng cơng nghệ” liên hệ đăng ký phịng Cung cấp Thơng tin, điện thoại: (08) 3824 3826 STINFO SỐ - 2014 29