SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuyên đề XU HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LỌC NƯỚC SIÊU HẤP THU (CDI) XỬ LÝ NƯỚC ĐA Ô NHIỄM[.]
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuyên đề: XU HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LỌC NƯỚC SIÊU HẤP THU (CDI) XỬ LÝ NƯỚC ĐA Ô NHIỄM, NHIỄM MẶN CHO NƯỚC UỐNG, SINH HOẠT VÀ SẢN XUẤT Biên soạn: Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học Công nghệ Với cộng tác của: TS Đỗ Hữu Quyết Trung tâm Nghiên cứu triển khai Khu Cơng nghệ cao Ơng Nguyễn Thanh Tuấn Công ty TNHH Công Nghệ Vietdream TP.Hồ Chí Minh, 11/2019 MỤC LỤC I TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SIÊU HẤP THU (CDI) XỬ LÝ NƯỚC ĐA Ô NHIỄM, NHIỄM MẶN CHO NƯỚC UỐNG, SINH HOẠT VÀ SẢN XUẤT TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1 Vai trò nước tình hình nhiễm nước Vai trò việc xử lý nước Một số phương pháp xử lý nước uống Các công nghệ xử lý nước đa nhiễm điển hình 16 II PHÂN TÍCH XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU ỨN ỤN Ề CÔNG NGHỆ CDI TRONG XỬ LÝ NƯỚC T N C S SỐ LIỆU S N CHẾ QUỐC TẾ 19 Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng CDI xử lý nước theo thời gian 19 Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ CDI xử lý nước quốc gia 20 Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ CDI xử lý nước theo hướng nghiên cứu 22 Các đơn vị dẫn đầu sở hữu số lượng công bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ CDI xử lý nước 23 Một số sáng chế tiêu biểu 24 Kết luận 25 III GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CDI TẠI CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ VIETDREAM 26 Giới thiệu công nghệ CDI nghiên cứu công ty Vietdream 26 Thế mạnh hệ thống lọc công nghệ CDI công ty Vietdream 28 Kết chứng nhận chất lượng hệ thống CDI 31 Các sản phẩm nghiên cứu định hướng phát triển sản phẩm, dự án công nghệ CDI công ty Vietdream Việt Nam 33 XU HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LỌC NƯỚC SIÊU HẤP THU (CDI) XỬ LÝ NƯỚC ĐA Ô NHIỄM, NHIỄM MẶN CHO NƯỚC UỐNG, SINH HOẠT VÀ SẢN XUẤT ************************** I TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SI U HẤP THU (CDI) XỬ LÝ NƯỚC ĐA Ô NHIỄM, NHIỄM MẶN CHO NƯỚC UỐNG, SINH HOẠT VÀ SẢN XUẤT TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM trò nước tình hình nhiễm nước 1.1 trò nước Nước phần thiết yếu sống 60 - 70% thể nước, nước dẫn truyền chất dinh dưỡng khắp thể, tạo mềm mại cho da, điều hòa nhiệt độ, bôi trơn khớp xương quan trọng ni sống não Nước hợp chất hóa học ơxy hiđrơ, có cơng thức hóa học H2O Với tính chất lý hóa đặc biệt (ví dụ tính lưỡng cực, liên kết hiđrơ tính bất thường khối lượng riêng) nước chất quan trọng nhiều ngành khoa học đời sống Ví dụ: 70% diện tích Trái Đất nước che phủ 0,3% tổng lượng nước Trái Đất nằm nguồn khai thác dùng làm nước uống Nước uống hay nước loại nước đủ độ tinh khiết tối thiểu để người loài động vật, thực vật uống, tiêu thụ, hấp thu sử dụng mà gặp nguy tác hại trước mắt lâu dài Trong hầu phát triển, nước uống cung cấp cho hộ gia đình, hoạt động thương mại cơng nghiệp nước uống phải đạt tiêu chuẩn vệ sinh (thường nước máy, nước ngọt, nước lọc) Nước tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá chất lượng sống Phân biệt nước sạch, nước tinh khiết nước khoáng: - Nước sạch: Nước uống nước khơng có màu, mùi vị khác thường gây khó chịu cho người uống, khơng có chất tan khơng tan độc hại cho người, khơng có vi khuẩn gây bệnh không gây tác động xấu cho sức khoẻ người sử dụng trước mắt lâu dài - Nước tinh khiết: lấy từ nguồn nước ngầm, nước máy, qua công đoạn xử lý, tinh lọc, tiệt trùng, đóng vào chai Tuy nhiên, tinh khiết nên nước khơng cịn chút khống chất, ngun tố vi lượng mà thể người cần bổ sung hàng ngày - Nước khoáng: khai thác từ nguồn khoáng sâu tầng địa chất Nước khống có chứa ngun tố vi lượng khống chất có ích như: Potassium, Sodium, Magnesium, Calcium, ; với khoáng chất từ tự nhiên nên thể dễ dàng hấp thu bù đắp kịp thời phần lượng muối khoáng vận động, giúp tăng cường sức khỏe cải thiện da 1.2 Thực trạng sử dụng ô nhiễm nguồn nước Hiện Việt Nam có 108 lưu vực sông, với khoảng 3.450 sông, suối chiều dài từ 10 km trở lên Tổng lượng nước mặt trung bình khoảng từ 830 tỷ m3 đến 840 tỷ m3, có 60% lượng nước bắt nguồn từ nước ngồi, có khoảng 310-320 tỷ m3 sản sinh lãnh thổ Việt Nam Nguồn nước mặt Việt Nam phân bổ không đều, không mặt không gian mà thay đổi theo thời gian năm Ở miền Bắc, mùa khô tháng 10 đến tháng 11, miền Trung miền Nam, mùa khô bắt đầu muộn hơn, thường vào tháng Mùa khô thường kéo dài từ đến tháng, lưu vực sơng miền Trung có mùa khơ dài Lưu lượng tự nhiên mùa khô chiếm 20-30% tổng lưu lượng năm Hiện nước có 770 thị, có hai thị đặc biệt; 15 đô thị loại một; 14 đô thị loại hai; 53 đô thị loại ba; 65 đô thị loại bốn, cịn lại thị loại năm Tuy vậy, tỷ lệ dân thị hưởng dịch vụ nước chiếm khoảng 60% tỷ lệ nước thải sinh hoạt xử lý đạt khoảng 12% Điển hai thành phố lớn Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh, phần lớn nước thải sinh hoạt đa ô nhiễm không xử lý, đổ thẳng vào ao, hồ, sau chảy sơng lớn vùng châu thổ sông Hồng sông Đồng Nai - Sài Gịn Cùng với thị hóa nhanh phát triển cơng nghiệp, vấn đề mơi trường rác thải, tình trạng nhiễm nước ngày trở nên trầm trọng, ảnh hưởng tới sức khỏe người dân Theo hội Bảo vệ thiên nhiên môi trường Việt Nam, nước thải chiếm khoảng 80% tổng số nước thải thành phố có khoảng 6% xử lý Ơng Yutaka Matsuzawa, chuyên gia môi trường tổ chức hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA) Việt Nam, khẳng định nguồn nước thải hiểm họa môi trường hàng đầu Việt Nam Báo cáo toàn cầu tổ chức Y tế giới (WHO) công bố (2010) cho thấy, năm Việt Nam có 20.000 người tử vong điều kiện nước nghèo nàn Theo số liệu thống kê Bộ Y tế, Bộ Tài nguyên Môi trường, 80% bệnh truyền nhiễm nước ta liên quan đến nguồn nước, trung bình năm có khoảng 9.000 người tử vong nguồn nước nhiễm, 200.000 trường hợp phát ung thư mà nguyên nhân sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm Mỗi năm Việt Nam sử dụng khoảng 80,6 tỷ m3 nước, gần 82% tổng lượng nước mặt toàn quốc sử dụng cho tưới, 11% cho nuôi trồng thủy sản, 5% cho công nghiệp, 3% cho nông nghiệp 3% cho đô thị Do khai thác nước không hợp lý, không theo quy hoạch nên nguồn nước bị suy giảm nghiêm trọng số lượng lẫn chất lượng Hầu hết sông Việt Nam bị đa ô nhiễm với mức độ khác nhau, ô nhiễm chủ yếu vùng trung hạ lưu, khu vực tập trung đông dân cư khu công nghiệp, tượng ô nhiễm diễn nghiêm trọng Đặc biệt, mức độ ô nhiễm tăng cao vào mùa khô, lượng nước chảy vào sông giảm Tại khu công nghiệp hàng trăm đơn vị sản xuất lớn nhỏ, hàng nước thải rác thải chưa qua xử lý xả trực tiếp vào đường ống, chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại nguyên nước thâm nhập vào nguồn nước Ngoài ra, nhiều nhà máy sở sản xuất, lị mổ khơng trang bị hệ thống xử lý nước thải Ngay bệnh viện, thải khoảng 7.000 m3/ngày, có 30% số xử lý Ở nông thôn điều kiện sinh hoạt cịn khó khăn, sở lạc hậu, chất thải sinh hoạt gia súc, gia cầm chưa qua xử lý thấm xuống mạch nước ngầm, sử dụng nước ngầm không xử lý có khả mắc bệnh nước gây Bên cạnh đó, việc lạm dụng phân bón chất bảo vệ thực vật sản xuất nông nghiệp dẫn đến kênh mương, sông hồ bị ô nhiễm ảnh hưởng đến sức khỏe người Ngoài nhiễm nguồn nước mặt, nguồn nước đất phải đối mặt với vấn đề nhiễm mặn, nhiễm thuốc trừ sâu, chất có hại khác Trong thời gian qua, tác động biến đổi khí hậu, thực trạng nhiễm mặn nguồn nước sinh hoạt ngày cao Trong năm gần đồng sông Cửu Long nước mặn xâm nhập sớm lâu hơn, lấn sâu vào nội đồng theo hệ thống sông, kênh rạch với diễn biến phức tạp Theo Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, nguồn nước mùa khơ 20192020 ít, nguy mặn xuất sớm hạn hán xảy Mặn mùa khơ 2019-2020 có khả xuất sớm so với năm 2018-2019 khoảng 10-30 ngày, sớm so với trung bình nhiều năm khoảng 1-2 tháng (tùy vào vùng) Dự kiến từ tháng 12/2019, mặn có khả ảnh hưởng cống lấy nước phạm vi cách biển đến 30-35km Sang tháng tháng 2/2020, ranh mặn 4g/l có khả lấn sâu vào nội địa 45-55km (mức độ lấn sâu tuỳ vào cửa sơng) Đặc biệt, ngày trường cường, gió chướng mạnh xâm nhập mặn tăng đột biến so với dự báo thời đoạn ngắn Một số vùng có nguy ảnh hưởng xâm nhập mặn thời gian tới huyện: Gị Cơng Đơng, Gị Cơng Tây, Tân Phú Đơng tỉnh Tiền Giang; huyện Ba Tri, Giồng Trôm, Thạnh Phú Bến Tre; Trà Cú, Châu Thành, Cầu Ngang Trà Vinh; Long Phú, Trần Đề Sóc Trăng; Vĩnh Lợi, Phước Long Bạc Liêu, Nước thải nhiễm mặn có đặc trưng điển hình nước thải sinh hoạt: BOD5 dao động từ 100 - 200 mg/l; COD 200 - 400mg/l; TKN: 60 -120 mg/l ; NH4-N: 15 – 30 mg/l… độ mặn tính theo NaCl dao động từ 3000 – 30000 mg/l, tùy thuộc vào lượng nước sử dụng tỷ lệ nước mặn dùng để vệ sinh Tương tự, nước thải chăn nuôi (trường hợp nuôi heo) nhiễm mặn có COD dao động từ 5000 -10000 mg/l, TKN 400 – 600 mg/l NH4-N 150 - 300 mg/l, với độ mặn tính theo NaCl dao động từ 3000 – 30000 mg/l, tùy thuộc vào lượng nước vệ sinh tỷ lệ nước mặn sử dụng Trong môi trường nước mặn, vi sinh vật (VSV) hoạt tính q trình plasmolysis xảy với có mặt muối ăn, nghĩa tượng co hẹp chất nguyên sinh cách xa vách tế bào vi khuẩn nước tác dụng áp suất thẩm thấu, dẫn đến khoảng trống tế bào màng tế bào Điều tác động xấu đến khả sinh trưởng VSV, thế, hệ thống xử lý sinh học truyền thống thường không hiệu việc loại bỏ chất ô nhiễm hữu môi trường nước mặn (Lefebvre, 2006) Nước thải sinh hoạt có thành phần phức tạp, dao động phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mức sống, khối lượng nước cấp sử dụng hàng ngày, hệ thống thu gom…, nước thải sinh hoạt thường có đặc trưng sau: Bảng: Đặc trưng nước thải sinh hoạt Cường độ Chất ô nhiễm Đơn vị Yếu Trung bình Mạnh Chất rắn tổng cộng (TS) mg/l 350 720 1200 Hòa tan (TDS) Lơ lửng (SS) Chất rắn lắng mg/l 250 500 850 mg/l 100 220 350 BOD520 mg/l 10 20 Tổng các-bon hữu mg/l 110 220 400 mg/l 80 160 290 COD Ni tơ - tổng (tính theo N) Hữu Amoni tự Nitrít Nitrát Phốt tổng (tính theo P) Hữu Vô Tổng Coliform Các bon hữu bay mg/l 250 500 1000 mg/l 20 40 85 mg/l 15 35 mg/l 12 25 50 mg/l 0 mg/l 0 mg/l 15 mg/l mg/l 10 No/100 ml 106 - 107 107-108 107-109 g/l 400 Nguồn: Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse Mc GRAW-HILL International Edition Third Edition 1991 trò việc xử lý nước Trước thực trạng ô nhiễm nước mặt, nước ngầm nay, việc nghiên cứu phương pháp xử lý nước điều tất yếu việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng khỏi vi khuẩn gây bệnh hóa chất độc hại có nguồn nước Các phương pháp xử lý nước quan tâm nghiên cứu nhiều kỷ qua, nhiên việc ứng dụng phương pháp xử lý nước phải tùy thuộc vào chất lượng nước nguồn, từ lựa chọn kỹ thuật xử lý phù hợp mang lại hiệu tối ưu Trong nước sông, hồ, khoan nước thủy cục thường có nhiều chất lơ lửng, số chất khống hồ tan, mùi vi sinh vật gây bệnh cho người như: - Chất rắn lơ lững nước axit sunphat đồng, oxi đồng, chất độc thuộc clor, chất hữu photpho, oxit nhôm, oxit sắt,….Những chất gây tổn thương cho phận thể: tổn thương khu thần kinh gây ung thư làm ảnh hưởng đến gan, thận, CACO gây tượng vôi cột sống,… - Trong nước có mùi vi khuẩn tạp chất hữu bị phân hủy gây mùi hôi, mùi tanh…Những tạp chất nước gây khó chịu cho thể sử dụng, làm ảnh hưởng đến hệ hô hấp, hệ tiêu hóa… - Các kim loại nặng chất hữu nước như: thủy ngân, chì, Những kim loại nặng thể khơng tiêu hóa nên tích tụ thể thời gian dài gây tử vong - Trong nước có chất khống thường khơng ổn định làm thiếu chất khoáng thể gây cân làm ảnh hưởng đến sức khỏe người - Trong nước ln có vi khuẩn vi rút, chúng tác nhân lây nhiễm bệnh nguy hiểm Do vậy, trước sử dụng cho sinh hoạt, loại nước cần xử lý để loại bỏ chất lơ lửng sắt Thông thường làng quê, nước lấy từ sông hồ phải đánh phèn, để lắng lọc qua lớp sỏi, cát dày trước dùng Ở thị, có điều kiện, người ta khử trùng để tiêu diệt vi trùng gây bệnh nước cung cấp nước tới người dùng qua hệ thống ống dẫn kín Tuỳ thuộc vào phương pháp xử lý khử trùng, nước đạt độ tới mức uống Tuy nhiên mức độ khử trùng cao chi phí sản xuất lớn làm giá thành nước tăng lên Do đó, khơng phải đâu người ta khử trùng nước máy tới mức uống Người ta chế tạo màng lọc đặc biệt, có tác dụng cho nước qua giữ lại toàn vi sinh vật gây bệnh chất tan nước Nước sau lọc tinh khiết, nước cất Tuy nhiên, nước nước cất, khơng hồn tồn có lợi cho sức khoẻ người, chúng không chứa vi trùng gây bệnh, chúng khơng đủ loại muối khống hồ tan cần thiết cho thể người Ngoài ra, máy lọc nước lại đắt tiền, rõ ràng dùng máy lọc nước để uống vừa tốn kém, vừa khơng có lợi Ðun sôi biện pháp tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh đơn giản hiệu Tuy nhiên, đun cần phải nước sôi lúc, đun nước vùng núi cao Bình đựng nước đun sơi để nguội, chai hộp nước uống dở phải đậy kín để tránh côn trùng Một số phương pháp xử lý nước uống Nước uống quan trọng đến sức khỏe cộng đồng Tuy nhiên, nước uống bị ô nhiễm mạnh nên ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe người - Thứ chất tiết Chlo (hóa chất dùng để tiệt trùng) chứng minh chất dẫn xuất gây số chứng bệnh ung thư Chloroform (một loại Trihalométhane) mùi hôi Chlo khơng khó uống mà cịn làm da bị khô, gây ngứa ngáy - Thứ hai hóa chất từ loại thuốc trừ sâu, diệt cỏ, phân bón khơng tan nước - Thứ ba kim loại nặng - Thứ tư ô nhiễm vi sinh, vi khuẩn virus, trở thành nguồn ô nhiễm môi sinh gây nguy hiểm cho tính mạng người Các phương pháp xử lý nước uống tập trung vào ba trình chính, lọc thơ, khử khuẩn lọc tinh Tùy theo điều kiện nguồn nước vào yêu cầu chất lượng nước ra, hệ thống chọn lọc thiết kết cho hợp lý Sau phần giới thiệu vài phương pháp xử lý nước uống ứng dụng sống 3.1 Phương pháp lọc thô: để loại trừ tạp chất hữu cơ, chất bẩn vi sinh nước 3.1.1 Lọc vật lý: a Tạo lắng thật chậm: Dùng than, cát sỏi bể lắng hay nhiều bể lắng lọc liên hoàn, đơi cịn dùng quạt thổi gió hay mưa nhân tạo đưa O2 vào để lắng phèn, khử mùi loại trừ tạp chất lơ lững nước Thiết bị rẻ tiền hiệu TOD giảm 90% , vi khuẩn giảm đến mức 95-98%, nhiên tốn nhiều thời gian từ 21~45 ngày (hiện kỹ thuật cải tiến để thời gian tạo màng sinh học tự nhiên 5-7 ngày) cồng kền Ứng dụng cho khu nước đầu vào có hàm lượng phèn, tạp chất hữu nước cao Hiện khó áp dụng b Màng lọc sợi nhựa (PP cartridge), mm (1/10.000 milimét) đến 10-50 mm: Các loại màng (ống lọc) chia làm nhiều lớp hay nhiều tầng, có lớp (hay tầng) than hoạt tính để khử mùi hay thêm lớp diệt khuẩn Loại cartridge thuận tiện sử dụng thay thế, gọn nhẹ không chiếm chỗ so với phương pháp cổ điển Tuy nhiên, vấn đề lại giá ống lọc giá mua lọc ban đầu đắt, đặc biệt tuổi thọ ống lọc tùy thuộc vào chất lượng nước (độ bẩn, tạp chất) không xử lý triệt để hóa chất độc hại phát sinh từ nguồn nước hay loại vi khuẩn gây bệnh (Faecal Bacteria), trừ sản phẩm có pha hoạt chất sát trùng đặc biệt Điều đáng lưu ý có nhà sản xuất máy lọc nước giới thiệu sản phẩm họ xử lý 7.000-18.000 lít/ống khơng nói rõ nước sử dụng nước loại gì, độ bẩn, tạp chất phèn có nơi dùng vài tuần phải thay ống lọc khác Giá ống lọc có lên đến 180.000đ500.000đ, giá máy mua ban đầu 1,2 đến triệu đồng, người mua hoàn toàn lệ thuộc vào người cung cấp, muốn tiếp tục sử dụng Hầu hết sản phẩm sản xuất nước tiên tiến Mỹ (hay gần cịn có sản phẩm Đài Loan, Malaysia) nguồn nước đưa vào máy nước xử lý trạm cung cấp nước (đạt tiêu chuẩn nước uống), hiệu cuối qua ống lọc gia đình chủ yếu để khử mùi hôi Chlore hay ngăn chặn tạp chất cịn sót lại THM (Trihalomethane) mà thơi So với thu nhập bình quân nước phát triển giá ống lọc khơng cao họ sử dụng 3.1.2 Hóa học: a Phương pháp lắng/keo tụ: Nguyên lý phương pháp lắng sử dụng trọng lực để loại bỏ hạt vật chất rắn có nước Trong xử lý nước ăn uống, để tăng hiệu phương pháp lắng, người ta kết hợp phương pháp lắng với phương pháp keo tụ Phương pháp keo tụ quy trình xử lý nước biết đến trình liên kết keo tụ hạt rắn lơ lửng nước thành hạt có kích thước lớn có khả lắng xuống đáy bể lắng Chất keo tụ thường sử dụng xử lý nước ăn uống bao gồm loại muối nhôm muối sắt hạt polymer nhân tạo Sau trình keo tụ, bơng cặn có kích thước đủ lớn tạo thành, trình lắng tự nhiên diễn b Phương pháp trao đổi ion: Phương pháp trao đổi ion dựa nguyên lý hấp thụ ion trái dấu hạt mang điện Trong nước thường chứa ion mang điện tích (-) gọi anion hạt mang điện tích (+) gọi cation Khi gặp điều kiện thuận lợi ion mang điện trái dấu kết hợp với tạo thành hạt cặn có kích thước lớn lắng xuống đáy Vật liệu sử dụng bể trao đổi ion thường hạt nhựa nhân tạo mang điện tích Các hạt nhựa mang điện tích có nhiệm vụ hút hạt mang điện tích trái dấu nước tạo thành bơng cặn Quá trình trao đổi ion sử dụng để loại bỏ chất bẩn vơ cịn sót lại sau trình lắng lọc Phương pháp trao đổi ion sử dụng để làm mềm nước, loại bỏ ion canxi magie Ngoài ra, phương pháp sử dụng để loại bỏ ion kim loại nặng nước asen, chrom, ion phi kim floride, nitrate, radium uranium c Phương pháp hấp phụ: Là phương pháp sử dụng chất có hoạt tính bề mặt cao than hoạt tính để hấp phụ chất bẩn hữu có nước Đây phương pháp sử dụng chất bẩn hữu không loại bỏ trình lắng lọc Bên cạnh loại bỏ chất bẩn hữu cơ, phương pháp hấp phụ sử dụng để loại bỏ màu, mùi vị có nước d Phương pháp khử sắt: Sắt nước ngầm tồn dạng sắt hóa trị II (Fe(II)) Fe(II) tiếp xúc với oxy khử lên thành Fe(III) kết tủa lắng xuống đáy Do đó, để khử sắt người ta thường dùng phương pháp đơn giản dàn mưa Nước 10 phun giàn mưa thành giọt nhỏ, trình rơi xuống tiếp xúc với oxy khơng khí thành kết tủa Fe(OH)3 3.2 Phương pháp lọc tinh: loại trừ tạp chất hữu cơ, chất bẩn vi sinh nước nhỏ 1micro mét 3.2.1 Ống siêu lọc (micro filter): sợi theo cấu tạo ma trận với lỗ lọc 0,2~0,4 mm có khả ngăn chặn vi trùng, vi khuẩn tốt ứng dụng nguyên lý thẩm thấu ngược (reverse osmosis) Phương pháp màng lọc thẩm thấu ngược RO (Reverse Osmosis): phương pháp màng lọc thông dụng Phương pháp RO hệ thống áp lực nên thường đặc biệt tiêu hao lượng phương pháp màng lọc phải sử dụng điện để trì áp lực cần thiết hệ thống Do có áp lực hệ thống nên lỗ xốp màng lọc có kích thước nhỏ loại màng lọc khác, cho phép loại bỏ phần lớn chất bẩn giữ lại muối hịa tan có nước Màng lọc thẩm thấu ngược (màng RO) làm Cellulose acetate, polyamide màng TFC có lỗ lọc siêu nhỏ (≤ 0,001µm) Các phương pháp màng lọc khác lọc nano (NF - nanofiltration), siêu lọc (UF - ultrafiltration), siêu vi lọc (MF - microfiltration) thẩm tách điện (ED - electrodialysis) Tuy nhiên ống siêu lọc không chịu đựng nỗi trước chất lượng nguồn nước Việt nam, dễ bị tắt nghẽn phải thay sau thời gian sử dụng - tháng 3.2.2 Ống lọc sứ tráng Nitrate bạc: Kỹ thuật phát minh vào năm 1947 kỹ thuật tạo hình ống lọc sứ có lỗ với độ lớn 0,2-0,4 micron xác lập Như biết, vi trùng hay vi khuẩn có độ lớn bình qn từ 0,5-0,6 micron, ống lọc ngăn chặn chúng để bảo đảm hơn, ngăn ngừa vi khuẩn phát triển len lõi vào bên ống lọc, họ trộn Nitrate bạc vào dung dịch sứ (trước nung) khơng bạc rơi rụng nước qua đồng thời phát huy hiệu sát trùng trực tiếp nước thay sử dụng loại hóa chất Fluor, Iode 11 hay Chlor gây tác hại lâu dài không quản lý nồng độ chặt chẽ Thêm vào đó, phần ruột ống lớp thạch anh tẩm Nitrate bạc nhằm tránh tượng vi trùng chen lẫn từ vòi uống (đầu ra) trở lại ống lọc (tái nhiễm khuẩn), bảo đảm nguồn nước xử lý không bị nhiễm khuẩn trở lại Với ống lọc sứ pha Nitrate bạc, người ta an tâm tiện dụng vệ sinh ống lọc bị tắc nghẽn (do vi khuẩn hay chất bẩn bám đầy) thay phải bỏ hay thay ống lọc loại Cartridge sợi nhân tạo Theo kết nghiên cứu nhà sản xuất (Katadyn Thụy sĩ Roki Nhật bản) ống lọc sứ tác dụng phần sứ bọc bên ngồi bị mịn sau 3-5 năm sử dụng Về mặt thực tiễn, khó ứng dụng ống lọc cho hệ thống xử lý nước có quy mơ lớn việc vệ sinh ống khơng thể thực dễ dàng, giá thành đắt so với giải pháp khác với loại gia đình loại ống lọc lý tưởng Tổ chức sức khỏe Thế giới (WHO) cung cấp cho bệnh viện, trạm xá số nước chương trình y tế cộng đồng 3.3 Tiệt trùng: Nước nên khử trùng trước sử dụng trước phân phối cho hộ gia đình để đảm bảo vi khuẩn có hại bị tiêu diệt Có thể khử trùng nước phương pháp vật lý hóa học 3.3.1 Phương pháp vật lý: a Đèn cực tím (U ): người ta xác nhận rằng, tia UVc (có độ dài sóng 254 nano-mét) có khả diệt khuẩn tốt giá rẻ, nhiên dùng đèn cực tím có khó khăn định như: Độ ổn định dịng điện sử dụng (khơng dao động ± 5%) Khơng kiểm tra mắt thường, bị lịa, mù Phải sử dụng liên tục khơng bị nhiễm khuẩn trở lại (vì nước tiếp tục chảy) Việc kiểm tra độ dài sóng tỏa khắp dịng nước khó, phải lọc tốc độ thật chậm 12 Tia cực tím UVc có tác dụng tiệt trùng, khơng có chức lọc nước (hố lý), thường sử dụng phịng thí nghiệm với lưu lượng bé hay hệ thống lớn có đủ khả kiểm tra, theo dõi độ ổn định nguồn điện tuyệt đối Hệ thống xử lý nước tia UV thường kết hợp với phận khác (sơ lọc tinh lọc) phát huy hiệu Tiệt trùng tia UV điều kiện đầy đủ phương pháp lý tưởng không gây hại trường hợp hóa chất, thường ứng dụng nước có công nghiệp tiên tiến Tuy nhiên điều kiện điện nước chưa ổn định hiệu sử dụng đèn cực tím khơng phát huy có gây hại b Khử trùng nhiệt: phương pháp phổ biến, dễ thực hiệu để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh Phương pháp thường sử dụng quy mơ hộ gia đình Để đảm bảo tiệt khuẩn, nước cần đun sôi đạt 1000C 15 phút c Khử trùng tia tử ngoại: tia tử ngoại xạ điện từ có bước sóng từ – 400nm, có tác dụng làm thay đổi DNA tế bào vi khuẩn Tia tử ngoại bước sóng 254nm có tác dụng khử trùng cao Để đảm bảo khử trùng tốt, nước phải đủ thời gian tiếp xúc Một phương pháp tận dụng tia tử ngoại tự nhiên tia nắng mặt trời Tại vùng nắng nóng đựng nước chai nhựa/thủy tinh khơng màu, suốt, để nắng 30 phút Phương pháp đơn giản tiêu diệt vi khuẩn có nước tác dụng tử ngoại mặt trời d Khử trùng sóng siêu âm: dịng siêu âm có cường độ ≥ 2W/cm2, khoảng thời gian tiếp xúc phút có khả tiêu diệt tồn vi sinh vật có nước 3.3.2 Phương pháp hóa học: Các hóa chất sử dụng để khử trùng nước bao gồm bạc, iot, ozon, clo hợp chất khử trùng chứa clo (như cloramin clorine dioxide - ClO2) Trong hầu hết nhà máy nước Việt Nam, người ta khử trùng clo hợp chất clo hiệu tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh cao Các hóa 13 chất khử trùng áp dụng nhà máy nước để khử trùng nước trước phân phối đến hộ gia đình, hộ gia đình sử dụng để khử trùng nhà a Clo: hóa chất phổ biến dùng cơng nghệ xử lý nước từ đầu kỷ Chlorine hóa chất có khả diệt tất vi khuẩn nước, hóa chất khác tồn nước Phénol phản ứng với Chlor tạo mùi vị nước khó uống Chỉ với lượng Chlorine 0,16 mg/l (ở độ pH=7) hay 0,45 mg/l (pH=9) người ta cảm thấy nước có mùi khó chịu Ngồi ra, chất Ammoniac nước phản ứng với Chlorine tạo loại Chloramine (Mono, Di Trichlororamine) hay Phénol làm cho nước bị nhiễm mùi Tuy thế, trạm xử lý nước công nghiệp, người ta sử dụng Chlorine điều chỉnh nồng độ theo hàm lượng vi khuẩn tạp chất (hóa học) khác có nước xử lý nước theo phương pháp giá thành nước máy rẽ Vào năm đầu thập niên 70, người ta phát nhiều chất dẫn xuất nước từ Chlorine hàng loạt độc tố dẫn xuất từ Chlorine Trihalomethane (THM) Trihalomethane hợp chất Carbon hữu có cơng thức CHX3 mà X phân tử halogene (như Brom, Fluor hay Iod) Có loại THM nước uống: Chloroform (CHCl3), Bromo dichloromethane (CHBrCl2), Dibromochloro methane (CHBr2Cl) Bromoform (CHBr3) Những hợp chất THM hay chất dẫn xuất từ Chlorine tìm thấy nước uống nước diệt trùng Chlorine mà Tùy theo nồng độ Chlorine, nhiệt độ nước pH mà THM phát sinh nhiều hay tạp chất hữu phản ứng với Chlorine hàm lượng Chlorine liều Ngoài yếu tố nồng độ Chlorine, THM lại tăng theo nhiệt độ độ pH nước, phát sinh nhiều độc tố khác (nếu nguồn nước bị nhiễm bẩn hóa chất hay thuốc trừ sâu ) Đáng lo ngại Chloroform với 44gr Chloroform giết chết người nặng 70kg lượng Chloroform nước gây bệnh ung thư nước uống sử dụng thời gian dài WHO 14 cho biết, nước có phát sinh Chloroform biến chứng ung thư (bladder, intestinal rectal) xảy b Fluorine, Iodine: sử dụng hóa chất này, yêu cầu phải có biện pháp ngăn ngừa kiểm tra nồng độ chặt chẽ Theo tiêu chuẩn phổ biến, hàm lượng Fluoride cho phép 0,6mg/l - 1mg/l, dùng lâu ngày bị hư lớp men (enamel) Hiện có ý kiến phản đối việc sử dụng Fluor cho trẻ em ngun nhân, như: hóa chất vơ cực độc, khó kiểm tra hàm lượng Fluor nước sử dụng cách thường xuyên, khó theo dõi kiểm tra thể hấp thụ bao nhiêu, Fluor cịn có khả tiêu diệt vi khuẩn cần thiết cho máy tiêu hóa Về mặt lý thuyết, Fluor, Iodine, Chlorine chất sát trùng hiệu thực tế, thấy máy lọc nước sử dụng Iodine cho gia đình nhiều nước giới (Pháp, Mỹ, Nhật, Thụy Sĩ) Cobalt60, Iodine131 chất xạ b có nhiều nguy hại đến sức khỏe (a significant health risk) WHO định mức nồng độ b dùng 1,0 Bq/lít (1 pci tương đương với 3,7 x 1010 Bq) việc theo dõi vô phức tạp, phải có trang thiết bị chuyên dùng đo nồng độ xạ quan nguyên tử lực quản lý Tiêu chuẩn độ phóng xạ a, b Bộ Y tế Việt Nam giống với tiêu chuẩn nêu WHO, Tiêu chuẩn Việt Nam Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng pci/lít WHO cho biết sử dụng Iodine biện pháp tiệt trùng tạm thời thời gian ngắn, không nên dùng Tải FULL (40 trang): https://bit.ly/3OdtPt4 vào việc xử lý nước uống thường xuyên Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net c Ozon: Ozone (O3) loại khí có khả diệt trùng hiệu nhờ tính oxít hóa mạnh mẽ Ozone hủy diệt tất loại vi khuẩn nước (chỉ cần 1ppm (1 phần triệu) 10 phút sát khuẩn), Ozone lại gây mùi hăng, khó uống thường dùng kèm theo lọc than hoạt tính để khử bớt mùi trang thiết bị lọc nước đại, việc kiểm soát nồng độ tương đối phức tạp đắt tiền Hiện nay, phương pháp tiệt trùng Ozone áp dụng trạm xử lý nước trung tâm nước giàu có, nơi có điều kiện điều chỉnh 15 kiểm tra tự động Nhật Bản Thụy Sĩ Đây phương pháp kinh tế thuận lợi công nghệ xử lý nước cơng nghiệp, đặc biệt có hiệu nhà máy dùng nước làm nguyên liệu lĩnh vực y dược, nước uống có pha loại Vitamin lĩnh vực mỹ phẩm d Ion bạc: với phương pháp khử trùng ion bạc, ion bạc bổ sung vào nước với tỷ lệ từ 0.005-0.1 mg/l Các ion bạc có khả diệt khuẩn (olidodynamic) Tuy nhiên, hiệu diệt khuẩn cụ thể không xác định bảo vệ khỏi vi khuẩn thời gian dài không đảm bảo Thời gian xử lý kéo dài khoản vài Hiện nay, quy trình chủ yếu ứng dụng khử trùng nước uống tàu cho việc cung cấp nước cho vùng gặp thiên tai Tải FULL (40 trang): https://bit.ly/3OdtPt4 Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net 3.4 Bảo hòa nước (Ion): Hiện nhà sản xuất cho đời loại máy thêm Ion cần thiết cho thể sau qua hệ thống lọc Các cơng nghệ xử lý nước đa nhiễm điển hình Khảo sát qua phương pháp lọc tiệt trùng nước nội dung trên, ta thấy hệ thống hay trang thiết bị xử lý nước khơng có loại hồn hảo giải tất lúc để tạo nguồn nước an toàn mà thông thường kết hợp nhiều kỹ thuật khác nhau, theo công đoạn riêng biệt, để thiết kế thành hệ thống hoàn chỉnh Đặc biệt, với thực trạng ô nhiễm nước nay, nguồn nước ngày bị ô nhiễm nặng phức tạp, như: nhiều loại vi khuẩn tạp chất khác - đa ô nhiễm (nhiễm mặn, nhiễm phèn, nhiễm kim loại nặng,….), địi hịi cơng nghệ xử lý nước phải ngày phải đáp ứng hiệu xử lý cao đảm bảo chất lượng nước cho người Trên thị trường Việt Nam nay, có nhiều công nghệ xử lý nước với nhiều phương pháp khác Tuy nhiên cơng nghệ có hiệu kinh tế thấp, hệ thống phức tạp, nhiều buồng bể, chiếm nhiều diện tích xây dựng, gây ảnh hưởng thứ cấp khó thay đổi lưu lượng xử lý 16 4.1 Công nghệ thẩm thấu ngược RO Hiện tại, công nghệ thẩm thấu ngược RO (công nghệ RO) sử dụng thông dụng xử lý đa ô nhiễm, đặc biệt nhiễm mặn, kim loại nặng Có nhiều sản phẩm máy lọc nước uống thị trường nước như: Sunhouse, Karofi, Kangaroo,… Cơng nghệ RO có hiệu xử lý nước tốt với vật liệu màng lọc cấu ” nửa thấm” cho phép phân tử nước qua cho chất rắn hòa tan Khi nguồn cấp vượt qua dòng nước bề mặt màng, phân tử nước xâm nhập ngang theo bề mặt lớp màng, xung quanh bề mặt xoắn ốc Đồng thời dồn chất ô nhiễm lại tự rửa bề mặt lớp đẩy chất ô nhiễm theo đường nước thải ngồi Cơng nghệ RO cho nước sau qua lọc tinh khiết sử dụng trực tiếp Cơng nghệ RO có giá thành cao, giá thành lít nước xử lý RO gấp 5-10 lần phương pháp khác, đồng thời lượng nước xử lý thấp, khơng có hiệu kinh tế Ngồi ra, cơng nghệ cịn có số nhược sau: sau lọc nước khơng giữ lại khống chất vi lượng khoáng tự nhiên tốt cho thể canxi, magie…; màng lọc bị tắt phải xử lý sau thời gian sử dụng; chi phí vận hành tốn nhiều điện năng; cần áp lực nước lớn đẩy qua màng RO; tạo lượng nước thải cao lên đến 50%, có lên tới 70% gây lãng phí nước Thiết bị lọc RO sử dụng nhiều lõi lọc gây bất tiện sử dụng ảnh hưởng tới mơi trường thải loại nhiều lõi lọcsau hết hạn, chưa thân thiện với môi trường Công nghệ siêu hấp thu (CDI) Hiện nay, công nghệ siêu hấp thu hay cịn gọi cơng nghệ siêu hấp thụ tĩnh điện (công nghệ CDI) công nghệ xử lý nước giới Công nghệ CDI xử lý chất hòa tan nước bao gồm muối chất ô nhiễm Công nghệ sử dụng cộng nghệ điện phân dùng điện cực để hút ion hòa tan nước bao gồm: Ion kim loại nặng, chất độc,… Công nghệ khắc phục nhược điểm công nghệ lọc RO như: giữ lại khoáng chất vi lượng khoáng tự nhiên tốt cho thể canxi, magie,…; thay màng lọc sau thời gian sử dụng; tiêu thụ lượng thấp, Thiét bị cấu tạo nhỏ gọn hạn chế xả thải nguồn nước nhiễm Cơng nghệ CDI có khả 17 thu hồi nước cao khoảng 90% , cơng nghệ RO thu hồi thu hồi nước khoảng 50% trở xuống Những hạn chế lõi lọc RO máy lọc nước uống khắc phục cách hiệu lõi lọc CDI, cơng nghệ CDI có tiềm lớn để thay công nghệ RO máy lọc nước uống gia đình Lõi lọc CDI thay lõi RO giúp cho máy lọc nước lọc chất độc, giữ khống chất tự nhiên có lợi nước, tiết kiệm nước tiện lợi sử dụng Hiện nay, Công nghệ CDI số quốc gia quan tâm nghiên cứu, ứng dụng đưa vào phát triển sản xuất như: Mỹ, Hà Lan, Ấn Độ, Trung Quốc,… - Nguyên lý hoạt động công nghệ C I Công nghệ CDI bao gồm: số điện cực xếp chồng lên hộp nhỏ gọn Nước gửi qua điện cực áp suất thấp nước chảy qua điện cực này, có chênh lệch điện áp hình thành (tạo thành tụ điện) chúng để phân tách ion có nước Khi nước di chuyển qua điện cực này, dòng điện trực tiếp cung cấp Điều tạo trường tĩnh điện thu hút ion hòa tan nước đến điện cực Hoạt động điện áp thấp, điện phân sản xuất khí khơng xảy Kết hút ion kim loại nặng, chất độc, khử khống phần tồn nước Hình 1: Mơi trường tình điện hút ion hòa tan 18 8307124 ... NƯỚC SIÊU HẤP THU (CDI) XỬ LÝ NƯỚC ĐA Ô NHIỄM, NHIỄM MẶN CHO NƯỚC UỐNG, SINH HOẠT VÀ SẢN XU? ??T ************************** I TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SI U HẤP THU (CDI) XỬ LÝ NƯỚC... NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SIÊU HẤP THU (CDI) XỬ LÝ NƯỚC ĐA Ô NHIỄM, NHIỄM MẶN CHO NƯỚC UỐNG, SINH HOẠT VÀ SẢN XU? ??T TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1 Vai trò nước tình hình nhiễm nước ... lõi lọcsau hết hạn, chưa thân thiện với môi trường Công nghệ siêu hấp thu (CDI) Hiện nay, công nghệ siêu hấp thu hay cịn gọi cơng nghệ siêu hấp thụ tĩnh điện (công nghệ CDI) công nghệ xử lý nước