Trong sản xuất, độ mờ đo được sử dụng để kiểm tra chất lượng của các vật liệu và sản phẩm, đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống.. 2 Các phương pháp đo độ mờ ứng dụng:
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
-BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
HỌC PHẦN TÊN ĐỀ TÀI:
Giảng viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Sỹ Đức Thịnh
`
Trang 2MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG I : ĐỘ MỜ ĐO ỨNG DỤNG 4
1) Độ mờ đo ứng dụng : 4
2) Các phương pháp đo độ mờ ứng dụng: 5
3) Nghiên cứu các ứng dụng của độ mờ đo trong thực tế: 6
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC TẾ VỀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC 8
1) Đánh giá chất lượng của nguồn nước : 8
TÀI LIỆU THAM KHẢO 15
Trang 3MỞ ĐẦU
Trang 4CHƯƠNG I : ĐỘ MỜ ĐO ỨNG DỤNG 1) Độ mờ đo ứng dụng :
Độ mờ đo là một đại lượng quan trọng trong nhiều ứng dụng quang học, bao gồm cả y học và sản xuất Độ mờ đo được định nghĩa là sự giảm đi của ánh sáng khi nó đi qua một mẫu hoặc môi trường
Trong y học, độ mờ đo được sử dụng để xác định tính chất quang học của các vật liệu sinh học như mô và máu Thông qua đo độ mờ, các nhà khoa học và bác sĩ
có thể phân tích thông tin về cấu trúc và thành phần của mẫu, từ đó xác định các bệnh lý và tình trạng sức khỏe
Trong sản xuất, độ mờ đo được sử dụng để kiểm tra chất lượng của các vật liệu
và sản phẩm, đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống Nó được
sử dụng để đo độ trong suốt của các loại nước giải khát, bia, rượu và các sản phẩm khác để đảm bảo chất lượng của chúng
Các phương pháp đo độ mờ đo bao gồm sử dụng máy đo độ mờ, phổ hấp thu hoặc phân kích quang học Các kỹ thuật này đều sử dụng nguyên lý khác nhau để
đo độ mờ của các mẫu và có ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau
Độ mờ đo (fuzziness) là một khái niệm trong lý thuyết tập mờ (fuzzy set theory) để đo độ mờ của một tập hợp Trong ứng dụng, độ mờ đo được sử dụng để
mô hình hoá sự không chắc chắn hoặc sự mơ hồ trong dữ liệu đầu vào
Các khái niệm liên quan đến độ mờ đo bao gồm:
- Hàm số thuộc tính mờ (fuzzy membership function): mô tả độ mờ của một phần tử trong tập hợp
- Độ mờ tuyến tính (linear fuzziness): mô tả độ mờ bằng một giá trị số thực trong khoảng từ 0 đến 1, với 0 cho biết không mờ một chút nào và 1 cho biết mờ hoàn toàn
- Độ mờ phi tuyến tính (non-linear fuzziness): mô tả độ mờ bằng một hàm số phi tuyến tính như logarit, mũ, hay căn bậc hai của giá trị đầu vào
Trang 5- Thuật toán làm mịn (smoothing algorithm): được sử dụng để giảm nhiễu và làm mịn dữ liệu đầu vào trước khi áp dụng các công cụ xử lý tiếp theo
- Độ chính xác và độ phủ (precision and recall): được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các mô hình dự đoán độ mờ trong thực tế
- Độ mờ đối xứng: Độ mờ đối xứng là độ trùng hợp của ánh sáng khi đi qua mẫu theo cả hai hướng ngược nhau Nó được đo bằng cách so sánh độ mờ của mẫu khi ánh sáng đi qua nó theo hai hướng ngược nhau
- Độ mờ giao nhau: Độ mờ giao nhau là độ trùng hợp của ánh sáng khi đi qua mẫu trong một góc nhất định Nó được đo bằng cách so sánh độ mờ của mẫu khi ánh sáng đi qua nó ở góc đó với độ mờ của mẫu khi ánh sáng đi qua nó ở một góc khác
- Đơn vị đo độ mờ: Đơn vị đo độ mờ bao gồm percent (%), FNU (Formazine Nephelometric Units) hoặc NTU (Nephelometric Turbidity Units) được sử dụng để biểu diễn độ mờ
2) Các phương pháp đo độ mờ ứng dụng:
- Để tìm hiểu về các phương pháp đo độ mờ đo, bao gồm độ mờ tuyến tính, độ
mờ đối xứng và độ mờ giao nhau, bạn có thể thực hiện theo các bước sau:
- Tìm hiểu về các phương pháp đo độ mờ đo: Các phương pháp đo độ mờ đo bao gồm độ mờ tuyến tính, độ mờ đối xứng và độ mờ giao nhau Bạn cần hiểu rõ về các đại lượng đo lường trong các phương pháp này, cách thức đo và các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo
- Tìm kiếm thông tin từ các nguồn đáng tin cậy: Bạn có thể tìm kiếm thông tin từ các nguồn đáng tin cậy như sách, bài báo khoa học, trang web chuyên ngành, v.v để hiểu rõ hơn về các phương pháp đo độ mờ đo
Trang 6- Tập trung vào các ứng dụng thực tế: Để hiểu rõ hơn về các phương pháp đo độ
mờ đo, bạn có thể tập trung vào các ứng dụng thực tế của chúng Ví dụ như trong sản xuất các sản phẩm dược phẩm, thực phẩm, trong công nghệ chế tạo, v.v
- Tìm hiểu về các công cụ và thiết bị đo độ mờ đo: Các phương pháp đo độ mờ
đo thường được thực hiện bằng các công cụ và thiết bị đo độ mờ đo Bạn cần tìm hiểu về các thiết bị này, cách sử dụng và cách hiệu chỉnh để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo
- Phân tích thông tin và viết báo cáo: Sau khi thu thập đủ thông tin, bạn cần phân tích và tổng hợp thông tin để hiểu rõ hơn về các phương pháp đo độ mờ đo Sau
đó, bạn có thể viết báo cáo về các phương pháp đo độ mờ đo, bao gồm các thông tin cơ bản về các phương pháp này, các ứng dụng thực tế, các công cụ và thiết bị đo độ mờ đo, và những lợi ích và hạn chế của từng phương pháp
- Kiểm tra và chỉnh sửa: Trước khi nộp báo cáo, bạn cần kiểm tra lại báo cáo của mình và chỉnh sửa nếu cần thiết để đảm bảo
3) Nghiên cứu các ứng dụng của độ mờ đo trong thực tế:
- Các ứng dụng của độ mờ đo trong thực tế rất đa dạng và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm khoa học dữ liệu, trí tuệ nhân tạo, và hệ thống thông tin mờ Sau đây là một số ví dụ về các ứng dụng của độ mờ đo trong các lĩnh vực này:
- Khoa học dữ liệu: Độ mờ đo được sử dụng trong phân tích dữ liệu và khai thác
dữ liệu Độ mờ đo có thể giúp xác định độ tương đồng giữa các tập dữ liệu và tìm kiếm các mẫu phân cực trong dữ liệu
- Trí tuệ nhân tạo: Độ mờ đo được sử dụng trong học máy và nhận dạng hình ảnh
để phân loại các đối tượng và đối tượng tương tự Độ mờ đo cũng có thể được
sử dụng để phát hiện và loại bỏ nhiễu trong dữ liệu
Trang 7- Hệ thống thông tin mờ: Độ mờ đo được sử dụng trong các hệ thống thông tin
mờ để đánh giá độ chính xác của dữ liệu và xác định mức độ chắc chắn của thông tin Độ mờ đo cũng có thể được sử dụng để thiết lập các quy tắc không chắc chắn trong các hệ thống thông tin mờ
- Quản lý môi trường: Độ mờ đo được sử dụng để đánh giá chất lượng nước và khí quyển Độ mờ đo có thể giúp xác định mức độ ô nhiễm của nước và khí, và giúp đánh giá hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm
- Kiểm soát chất lượng: Độ mờ đo được sử dụng trong các quy trình sản xuất để kiểm tra chất lượng của sản phẩm Độ mờ đo có thể giúp xác định mức độ đồng nhất của sản phẩm và giúp đảm bảo rằng các sản phẩm đáp ứng các yêu cầu chất lượng
- Y tế: Độ mờ đo được sử dụng trong các phương pháp chẩn đoán và xác định sự phát triển của bệnh Độ mờ đo có thể giúp xác định mức độ tăng trưởng của tế bào ung thư và giúp đánh giá hiệu quả của các liệu pháp điều trị
Trang 8CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC TẾ VỀ ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG NGUỒN NƯỚC 1) Đánh giá chất lượng của nguồn nước :
Để phân tích chất lượng nước sử dụng độ mờ đo để đánh giá mức độ ô nhiễm, ta có thể làm theo các bước sau:
- Xác định các thông số quan trọng của nước cần phân tích Các thông số này có thể bao gồm độ pH, độ cứng, nồng độ oxy hòa tan, nồng độ chất hữu cơ, nồng
độ chất độc hại, và độ mờ đo
- Thu thập các mẫu nước từ các nguồn khác nhau Các nguồn nước này có thể bao gồm sông, hồ, giếng khoan, hoặc các nguồn khác
- Thực hiện các thí nghiệm để đo độ mờ đo của các mẫu nước Có nhiều phương pháp đo độ mờ đo, trong đó phương pháp đo độ mờ hiện trường và phương pháp đo độ mờ máy đều được sử dụng rộng rãi
- So sánh kết quả đo độ mờ đo với các giá trị chuẩn hoặc giới hạn được đề ra bởi các cơ quan quản lý môi trường để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước
- Phân tích kết quả đo độ mờ đo cùng với các thông số khác của nước để đánh giá chất lượng nước Các thông số này có thể được so sánh với các giá trị chuẩn hoặc giới hạn được đề ra để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước
- Xác định nguồn gốc và các tác nhân gây ô nhiễm để có các biện pháp khắc phục và cải thiện chất lượng nước
- Đưa ra các khuyến nghị và các giải pháp để cải thiện chất lượng nước và giảm mức độ ô nhiễm Các giải pháp này có thể bao gồm sử dụng các phương pháp
xử lý nước, kiểm soát và giám sát nguồn nước, và các biện pháp khác để giảm mức độ ô nhiễm của nước
- Lưu ý rằng độ mờ đo chỉ là một trong nhiều thông số được sử dụng để đánh giá chất lượng nước Việc sử dụng độ mờ đo đơn lẻ không đủ để đánh giá toàn diện chất lượng nước
Trang 9Tiến hành thực tế:
Đầu tiên ta có bảng đánh giá chất lượng nguồn nước được đo bằng độ ph như sau:
Hình 1 : Bảng đo chất lượng nước
PH là đơn vị toán học biểu thị nồng độ ion H+ có trong nước và có thang giá trị từ 0 đến 14
PH là một trong những thông số quan trọng và được sử dụng thường xuyên nhất dùng
để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước, chất lượng nước thải, đánh giá độ cứng của nước, sự keo tụ, khả năng ăn mòn Vì thế việc xét nghiệm PH để hoàn chỉnh chất lượng nước cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cho từng khâu quản lý rất quan trọng, hơn nữa là đảm bảo được chất lượng cho người sử dụng
Khi chỉ số PH < 7 thì nước có môi trường axít; PH > 7 thì nước có môi trường kiềm, điều này thể hiện ảnh hưởng của hoá chất khi xâm nhập vào môi trường nước Giá trị
PH thấp hay cao đều có ảnh hưởng nguy hại đến thuỷ sinh
SS (solid solved – chất rắn lơ lửng)
- Chất rắn lơ lửng nói riêng và tổng chất rắn nói chung có ảnh hưởng đến chất lượng nước trên nhiều phương diện Hàm lượng chất rắn hoà tan trong nước
Trang 10- Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước cao gây nên cảm quan không tốt cho nhiều mục đích sử dụng; ví dụ như làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, do vậy ảnh hưởng đến quá trình quang hợp dưới nước, gây cạn kiệt tầng
ô xy trong nước nên ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh như cá, tôm Chất rắn lơ lửng có thể làm tắc nghẽn mang cá, cản trở sự hô hấp dẫn tới làm giảm khả năng sinh trưởng của cá, ngăn cản sự phát triển của trứng và ấu trùng
- Phân biệt các chất rắn lơ lửng của nước để kiểm soát các hoạt động sinh học, đánh giá quá trình xử lý vật lý nước thải, đánh giá sự phù hợp của nước thải với tiêu chuẩn giới hạn cho phép
DO (dyssolved oxygen – oxy hoà tan trong nước)
- Oxy có mặt trong nước một mặt được hoà tan từ ô xy trong không khí, một mặt được sinh ra từ các phản ứng tổng hợp quang hoá của tảo và các thực vật sống trong nước Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hoà tan ô xy vào nước là nhiệt độ, áp suất khí quyển, dòng chảy, địa điểm, địa hình Giá trị DO trong nước phụ thuộc vào tính chất vật lý, hoá học và các hoạt động sinh học xảy ra trong đó Phân tích DO cho ta đánh giá mức độ ô nhiễm nước và kiểm tra quá trình xử lý nước thải
- Các sông hồ có hàm lượng DO cao được coi là khoẻ mạnh và có nhiều loài sinh vật sống trong đó Khi DO trong nước thấp sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng của động vật thuỷ sinh, thậm chí làm biến mất hoặc có thể gây chết một số loài nếu DO giảm đột ngột Nguyên nhân làm giảm DO trong nước là do việc xả nước thải công nghiệp, nước mưa tràn lôi kéo các chất thải nông nghiệp chứa nhiều chất hữu cơ, lá cây rụng vào nguồn tiếp nhận Vi sinh vật sử dụng ô xy để tiêu thụ các chất hữu cơ làm cho lượng ô xy giảm
COD (Chemical oxygen Demand – nhu cầu oxy hoá học)
- COD là lượng ô xy cần thiết cho quá trình ô xy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ
có trong nước thành CO2 và H2O
- COD là tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước (nước thải, nước mặt, nước sinh hoạt) vì nó cho biết hàm lượng chất hữu cơ có trong
Trang 11nước là bao nhiêu Hàm lượng COD trong nước cao thì chứng tỏ nguồn nước
có nhiều chất hữu cơ gây ô nhiễm
BOD (Biochemical oxygen Demand:nhu cầu oxy sinh hoá)
- BOD là lượng ô xy (thể hiện bằng gam hoặc miligam O2 theo đơn vị thể tích) cần cho vi sinh vật tiêu thụ để ô xy hoá sinh học các chất hữu cơ trong bóng tối
ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian Như vậy BOD phản ánh lượng các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học có trong mẫu nước
- Thông số BOD có tầm quan trọng trong thực tế vì đó là cơ sở để thiết kế và vận hành trạm xử lý nước thải; giá trị BOD càng lớn có nghĩa là mức độ ô nhiễm hữu cơ càng cao
- Vì giá trị của BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian ổn định nên việc xác định BOD cần tiến hành ở điều kiện tiêu chuẩn, ví dụ ở nhiệt độ 200C trong thời gian ổn định nhiệt 5 ngày (BOD520)
Hình 2 : Đo bằng ammonia
Trang 12amoniac tồn tại ở dạng ion amoniac (NH4+); nguồn nước có pH kiềm thì amoniac tồn tại chủ yếu ở dạng khí NH3
- Nồng độ amoniac trong nước ngầm cao hơn nhiều so với nước mặt Lượng amoniac trong nước thải từ khu dân cư và từ các nhà máy hoá chất, chế biến thực phẩm, sữa có thể lên tới 10-100 mg/l Amoniac có mặt trong nước cao sẽ gây nhiễm độc tới cá và các sinh vật
Nitrat (NO3-)
- Nitrat là sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ các chất chứa nitơ có trong chất thải của người và động vật
- Trong nước tự nhiên có nồng độ nitrat thường <5 mg/l ở vùng bị ô nhiễm do chất thải, phân bón, nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho phát triển tảo, rong, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và thuỷ sản Trẻ
em uống nước có nồng độ nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu gây bệnh xanh xao
Phosphat (PO43-)
- Phosphat là chất dinh dưỡng cho sự phát triển rong tảo Nồng độ hosphate trong nguồn nước không bị ô nhiễm thường <0,01 mg/l Nguồn hosphate đưa vào môi trường là phân người, phân súc vật và nước thải một số ngành công nghiệp sản xuất phân lân, công nghiệp thực phẩm và trong nước chảy từ đồng ruộng Phosphat không thuộc loại độc hại đối với người
Clorua (Cl-)
- Clorua có mặt trong nước là do các chất thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp
mà chủ yếu là công nghiệp chế biến thực phẩm Ngoài ra còn do sự xâm nhập của nước biển vào các cửa sông, vào các mạch nước ngầm
- Nước mặt có chứa nhiều Clorua sẽ hạn chế sự phát triển của cây trồng thậm chí gây chết Hàm lượng Clorua cao sẽ gây ăn mòn các kết cấu ống kim loại
Coliform
Trang 13- Vi khuẩn nhóm Coliform (Coliform, Fecal coliform, Fecal streptococci, Escherichia coli …) có mặt trong ruột non và phân của động vật máu nóng, qua con đường tiêu hoá mà chúng xâm nhập vào môi trường và phát triển mạnh nếu
có điều kiện nhiệt độ thuận lợi
- Số liệu Coliform cung cấp cho chúng ta thông tin về mức độ vệ sinh của nước
và điều kiện vệ sinh môi trường xung quanh
Kim loại nặng
Hình 3 : Đo bằng kim loại
- Kim loại nặng (Asen, chì, Crôm(VI), Cadimi, Thuỷ ngân …) có mặt trong nước
do nhiều nguyên nhân: trong quá trình hoà tan các khoáng sản, các thành phần kim loại có sẵn trong tự nhiên hoặc sử dụng trong các công trình xây dựng, các chất thải công nghiệp ảnh hưởng của kim loại nặng thay đổi tuỳ thuộc vào nồng độ của chúng, nó là có ích nếu chúng ở nồng độ thấp và rất độc nếu ở nồng độ vượt giới hạn cho phép
- Kim loại nặng trong nước thường bị hấp thụ bởi hạt sét, phù sa lơ lửng trong nước Các chất lơ lửng này dần dần rơi xuống mà làm cho nồng độ kim loại
Trang 14Thông qua dây chuyền thực phẩm mà kim loại nặng được tích luỹ trong con người và gây độc tính với tính chất bệnh lý rất phức tạp
Nhận xét sau quá trình sử dụng độ mờ và đo ứng dụng nguồn độ nước:
- Đánh giá mức độ đục trong nước: Độ mờ của nước càng cao thì mức độ đục của nước càng cao, và ngược lại Độ mờ của nước có thể ảnh hưởng đến màu sắc, vị và mùi của nước, và có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe nếu nước chứa các chất độc hại
- Đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý nước: Độ mờ của nước là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý nước Nếu độ mờ của nước sau khi qua quá trình xử lý vượt quá ngưỡng cho phép, nước có thể không đạt tiêu chuẩn về chất lượng nước
- Đo lường tác động của hoạt động con người đến môi trường: Các hoạt động con người như xây dựng, khai thác khoáng sản, thải nước thải, và khai thác nước có thể làm tăng độ mờ của nước Đo độ mờ của nước có thể giúp đánh giá tác động của các hoạt động này đến môi trường