Đánh giá hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt (Luận văn thạc sĩ)

Đánh giá hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiện trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HỒNG VĂN HIẾU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG NƯỚC SUỐI TÀ VẢI KHU VỰC BIÊN GIỚI TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BẰNG VẬT LIỆU LỌC ZEOLIT DIATOMIT KẾT HỢP VỚI MÀNG LỌC ĐỂ CẤP NƯỚC CHO SINH HOẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên - 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HỒNG VĂN HIẾU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG NƯỚC SUỐI TÀ VẢI KHU VỰC BIÊN GIỚI TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BẰNG VẬT LIỆU LỌC ZEOLIT DIATOMIT KẾT HỢP VỚI MÀNG LỌC ĐỂ CẤP NƯỚC CHO SINH HOẠT Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Đức Thạnh Thái Nguyên - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Học viên Hoàng Văn Hiếu ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy cô giáo khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên quan tâm tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho thời gian học tập rèn luyện trường Cảm ơn phòng Đào tạo sau Đại học tạo điều kiện cho suốt q trình đào tạo trường Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Đức Thạnh tận tình hướng dẫn, định hướng tạo điều kiện cho suốt thời gian thực Luận văn thạc sỹ Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Kỹ thuật Công nghệ Môi trường, Ban chủ nhiệm đề tài NCKH giúp đỡ thực tập tiếp cận tài liệu nghiên cứu Luận văn thực giúp đỡ kinh phí, chun mơn đề tài Nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng lọc kết hợp với vật liệu đa để xử lý nước suối vùng biên giới Tây Bắc để cấp nước cho sinh hoạt” mã số KHCN-TB/1318, chương trình Khoa học Công nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 20132018 “Khoa học Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây Bắc” Cuối cùng, xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè người quan tâm động viên, đồng thời chỗ dựa tinh thần lớn giúp tơi hồn thành tốt nhiệm vụ giao suốt thời gian học tập làm Luận văn vừa qua Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Học viên Hoàng Văn Hiếu iii MỤC LỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH .vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Ý nghĩa đề tài 3.1.Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở lý luận khoa học pháp lý đề tài 1.1.1 Cơ sở lý luận khoa học đề tài 1.1.2 Cơ sở pháp lý đề tài 1.2 Hiện trạng tài nguyên nước mặt 1.2.1 Giới thiệu nước mặt 1.2.2 Vai trò tài nguyên nước 1.2.3 Hiện trạng tài nguyên nước 1.3 Tổng quan vật liệu lọc Zeolit-Diatomit màng lọc 15 1.3.1 Tổng quan vật liệu lọc Zeolit-Diatomit 15 1.3.2 Tổng quan màng lọc 17 1.4 Ứng dụng màng lọc để xử lý nước Việt Nam 18 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu : 19 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 19 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 19 2.1.3 Địa điểm nghiên cứu 19 2.2 Nội dung nghiên cứu 19 2.3 Phương pháp nghiên cứu 19 iv 2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu, kế thừa số liệu thứ cấp 19 2.3.2 Phương pháp điều tra, quan trắc, khảo sát thực địa 20 2.3.3 Phương pháp thực nghiệm khoa học 20 2.3.4 Phương pháp lấy mẫu phân tích 20 2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 22 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 23 3.1 Đánh giá trạng chất lượng nước suối Tà Vải 23 3.1.1 Đặc điểm vùng nghiên cứu 23 3.1.2 Hiện trạng môi trường nước suối Tà Vải 25 3.2 Nghiên cứu sử dụng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp màng lọc để xử lý nước suối Tà Vải 44 3.2.1 Đặc điểm vật liệu lọc Zeolit-Diatomit ( ODM-2F ) 44 3.2.2 Kết xử lý nước suối Tà Vải vật liệu Zeolit - Diatomit 45 3.2.3 Nghiên cứu lựa chọn màng lọc 48 3.2.4 Đặc điểm màng lọc MF (Microfiltration) 52 3.2.5 Đặc điểm màng UF (Ultrafiltration) 53 3.2.6 Kết sau xử lý nước màng lọc MF UF 54 3.2.7 Kết xử lý nước sử dụng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp màng lọc 57 3.3 Đề xuất công nghệ xử lý nước suối Tà Vải cấp cho sinh hoạt 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 Kết luận 63 Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 v CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT BOD : Nhu cầu oxi sinh hóa BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường BYT : Bộ Y tế COD : Nhu cầu oxi hóa học LMLM : Lở mồm long móng MTV : Một thành viên NSNN : Ngân sách Nhà nước QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TBNN : Trung bình nhiều năm TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TNHH : Trách nhiệm hữu hạn TSS : Tổng chất rắn lơ lửng vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Kết phân tích mẫu nước mùa khơ - tháng 04/2017 27 Bảng 3.2: Bảng kết phân tích mẫu nước mùa mưa - Tháng 07/2017 30 Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật vật liệu lọc đa ODM-2F 45 Bảng 3.4 Kết xác định chất lượng mẫu nước suối Tà Vải - Hà Giang 45 Bảng 3.5 Kết xác định hàm lượng chất sau lọc qua vật liệu ODM2F 47 Bảng 3.6 Hiệu suất xử lý nước cột lọc theo tốc độ chảy 48 Bảng 3.7 Các trình lọc màng với động lực áp suất (màng áp lực) 51 Bảng 3.8 Kích thước mao quản áp suất làm việc số trình màng 51 Bảng 3.9 Kết chất lượng nước suối Tà Vải sau qua hệ thống màng lọc MF UF 56 Bảng 3.10 Kết chất lượng nước sau qua hệ thống xử lý vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc MF/UF 59 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Vị trí vùng nghiên cứu lưu vực suối Tà Vải 26 Hình 3.2 Giá trị pH nước suối Tà Vải 32 Hình 3.3 Hàm lượng BOD5 nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khơ 33 Hình 3.4 Hàm lượng TSS nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khơ 34 Hình 3.5 Hàm lượng COD nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khơ 35 Hình 3.6 Hàm lượng NO3- suối Tà Vải mùa mưa mùa khô 36 Hình 3.7: Hàm lượng NO2- suối Tà Vải mùa mưa mùa khô 37 Hình 3.8: Hàm lượng DO nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khơ 38 Hình 3.9: Hàm lượng Mn nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khơ 39 Hình 3.10 Hàm lượng Fe nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khơ 40 Hình 11 Hàm lượng tổng dầu mỡ nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khô 41 Hình 12 Hàm lượng Coliform nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khô 42 Hình 13 Hàm lượng E.Coli nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khơ 43 Hình 14: Mơ hình lọc áp lực vật liệu Zeolit-Diatomit 46 Hình 3.15 Sơ đồ vận chuyển chất nước qua màng lọc 49 Hình 3.16 Vùng làm việc kĩ thuật lọc lọc màng 50 Hình 3.17 Khả giữ lại chất bẩn vi sinh vật màng lọc MF so với loại bể lọc hạt đa lớp 53 Hình 18: Mơ hình xử lý nước màng lọc MF UF kết hợp 55 Hình 19: Mơ hình xử lý vật liệu Zeolit-Diatomit kết hợp với màng lọc 58 Hình 3.20 Mơ hình xử lý nước suối Tà Vải công nghệ màng lọc kết hợp vật liệu lọc đa 61 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nước khởi nguồn sống trái đất, đồng thời nguồn để trì sống tiếp tục tồn nơi Sinh vật khơng có nước khơng thể sống người thiếu nước không tồn Theo thống kê Liên Hiệp Quốc, tình trạng thiếu nước nguyên nhân nguồn tài nguyên nước giới phân bổ không đồng đều, gia tăng dân số nguồn nước lại giảm, lãng phí nước tăng với mức sống người dân tăng lên sử dụng nhiều thiết bị gia dụng, nước bị thất thoát nghiêm trọng, số 55% lượng nước khai thác sử dụng cách thật sự, 45% lại bị thất thốt, rò rỉ hệ thống phân phối bị bay tưới tiêu Nước nguồn tài nguyên thiên nhiên thiếu đời sống hàng ngày người hoạt động kinh tế xã hội Hiện nay, việc nghiên cứu sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng nước cấp sinh hoạt cần phải trọng, đặc biệt việc nước cấp sinh hoạt cho đồng bào chiến sĩ vùng núi cao Hà Giang tỉnh miền núi biên giới phía Bắc Tổ quốc, có vị trí chiến lược đặc biệt quan trọng Đây nơi có lượng mưa lớn nước, nhiên, địa hình chia cắt, núi đá tai mèo nên lượng nước sinh thủy thấp, nơi có tới huyện vùng cao núi đá Đồng Văn, Mèo Vạc,Yên Minh Quản Bạ thường xun thiếu nước mùa khơ Địa hình phức tạp, nhiều dãy núi cao nguy hiểm, việc dẫn, giữ nước khai thác tài nguyên nước khu vực tỉnh Hà Giang tương đối khó khăn Thời gian thiếu nước sinh hoạt thường kéo dài từ tháng 10 cuối năm trước đến tháng năm sau Để có nước sinh hoạt, người dân phải hàng chục km hứng nước nửa ngày đủ nước sinh hoạt dùng 4-5 ngày cho gia đình Nước chủ yếu dùng để uống nấu ăn cách hạn chế; nước sinh hoạt mùa khô thiếu thốn Đối với khu vực biên giới, nguồn cung cấp nước nước suối với đặc điểm: lưu lượng dòng chảy nhỏ, khơng ổn định, bị tác động rõ rệt yếu tố lũ quét, mưa bão, Đặc biệt chất lượng nước biến động ngày mưa không 52 Trong bốn loại màng lọc phổ biến MF, UF, NO RO áp dụng rộng rãi với số tính ưu biệt tiết kiệm lượng, không tồn nước thải trính lọc, đảm bảo chất lượng nước đầu trình vận hành bảo dưỡng đơn giản Thì màng lọc MF UF thích hợp sử dụng với vùng địa lý đặc biệt biên giới, vùng núi nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nước vấn đề thiếu thốn lượng Bên cạnh NF, RO có khả loại bỏ tạp chất, vi khuẩn vi rút cao Kết luận : Để xử lý nước suối Tà Vải thành nước sinh hoạt phương pháp MF UF có tính khả thi cao Vì vậy, qua trình nghiên cứu màng lọc, học viên đề xuất sử dụng công nghệ màng lọc MF UF để xử lý nước suối Tà Vải thành nước sinh hoạt 3.2.4 Đặc điểm màng lọc MF (Microfiltration) Màng vi lọc (MF) thường làm từ chất hữu cellulose, polysulfones, polypropylene, polyvinylidene fluoride (PVDF), bền học, ổn định hoá học, chịu nhiệt, chịu oxy hoá Độ dày màng từ 10 đến 150 μm, hoạt động áp suất động lực thông thường từ 0,1 - bar Màng MF loại bỏ phần tử lơ lửng, huyền phù, chất keo, men, phân tử protein có sữa hay ngũ cốc, vi khuẩn chất rắn hoà tan có kích thước lớn kích thước lỗ rỗng; không làm thay đổi thành phần dung dịch (nước) lọc, có phần tử nêu lọc Tuy kích thước vi rút nhỏ lỗ xốp màng vi lọc, nhờ tính tự bám vi rút vào thể sinh học vi khuẩn, phần vi rút bị tách bỏ kỹ thuật Hình dạng vật lý màng bao gồm loại phẳng, sợi rỗng, xốy ốc hình ống Thông thường màng MF làm từ dạng sợi ống, hàng ngàn sợi rỗng bó lại thánh modun, đầu bó sợi bịt lại, đầu hở để thu nước sạch, đầu gắn chặt giá đỡ keo eeboxi, kích thước lỗ rỗng thành sợi khoảng 0,1 micromet Ưu điểm: để màng MF áp dụng rộng rãi khả loại bỏ tốt hạt vinh sinh vật nước với mức lượng sử dụng nhỏ so sánh với loại màng khác Ngoài ra, vấn đề cần thiết 53 việc hạn chế tối đa sử dụng hóa chất xử lý nước làm tăng khả ứng dụng màng lọc Một số đặc trưng màng vi lọc sau: - Loại màng: xốp, đối xứng - Độ dày màng: 10-150m - Kích thước lỗ xốp: 0,05 - 10m - áp suất động lực: < 0,1 - 2,0 bar (1 bar = 0,9869 at) - Tốc độ lọc: > 0,5m3 m-2 ngày -1 bar-1 Khả giữ lại chất ô nhiễm nước màng lọc MF so với lọc hạt đa lớp nêu Hình 3.17: Bể lọc cát lọc đa lớp Lọc màng MF - Khe rỗng không đồng (50 - Kích thước lỗ rỗng kiểm - 70 micron) soát, phân bố (0,1 micron) - Lọc xác suất - Lọc tuyệt đối Hình 3.17 Khả giữ lại chất bẩn vi sinh vật màng lọc MF so với loại bể lọc hạt đa lớp [6] 3.2.5 Đặc điểm màng UF (Ultrafiltration) Màng lọc UF (Ultra Filtration) màng siêu lọc sợi rỗng thẩm thấu, sợi màng có dạng hình ống, màu trắng, lọc cho phép nước từ vào lòng ống nhờ áp lực dòng chảy nước, ta bịt đầu ống lại uốn ống theo hình chữ (U) Dưới áp lực dòng chảy nước thấm qua mao dẫn có kích thước khoảng từ 0,1~0,001 micromet (µm) 54 Với kích thước từ 0,1~0,001 micron (µm) màng lọc UF lọc tạp chất có kích thước nhỏ vi khuẩn, loại bỏ dầu, mỡ, hydroxit kim loại, chất keo, nhũ tương, chất rắn lơ lửng,và hầu hết phân tử lớn từ nước dung dịch khác (phấn hoa, tảo, kí sinh trùng, virut, vi trùng gây bệnh…) đặc biệt triệt tiêu vi khuẩn tới 99.9% dường không vi khuẩn Các phân tử có kích thước lớn loại tạp chất, virus, vi khuẩn bị giữ lại thải xả Qua tất bước lọc khắt khe từ lõi lọc, cấp lọc màng siêu lọc UF cho nguồn nước siêu tinh khiết Cấu tạo mảng lọc UF loại tạp chất không thấm qua màng giữ lại bên ngoai màng lọc lòng ống tống ngồi mở đầu bịt ống Điều cho phép tạo khả tự xả bẩn màng UF cách lắp van tự động xả thải theo thời gian làm việc màng Công nghệ siêu lọc (UF) dùng áp suất thấp để loại bỏ phân tử có kích thuớc lớn khỏi nguồn nước Dưới áp suất 1.5~3kgf/cm², nước tinh, muối khoáng phân tử ion nhỏ lỗ lọc (0.1- 0.001 micron) “ ” qua màng dễ dàng để tạo nguồn nước tinh khiết Công nghệ màng siêu lọc UF để xử lý nước cấp nước thải, việc áp dụng màng lọc siêu lọc (UF) nghiên cứu rộng rãi Màng UF có lỗ chân lơng 0,01 0,02 mm Hiện theo xu phát triển công nghệ mới, màng siêu lọc (UF) công nghệ lọc cung cấp giải pháp hợp lý cho dây chuyền sản xuất thực phẩm đồ uống, cung cấp nguồn nước ăn uống hàng ngày vô hạn cho người dùng Chất lượng nước cao sau lọc qua màng UF dùng cho việc sản xuất nước khoáng, nước hoa quả, nước tăng lực Vậy nên, học viên đề xuất áp dụng màng siêu lọc (UF) giải pháp để giải vấn đề xử lý nước suối Tà Vải 3.2.6 Kết sau xử lý nước màng lọc MF UF Mơ hình xử lý nước sử dụng màng lọc MF UF bố trí hình 3.18 55 Hình 18: Mơ hình xử lý nước màng lọc MF UF kết hợp Nguyên lý hoạt động : Nước suối Tà Vải Hà Giang (trong mương thủy lợi) lấy về, tiến hành phân tích tiêu Ecoli, Coliform, COD, Mn, Fe, NH4+, Cl-, NO3-, pH theo TCVN Sau tiến hành xử lý nước suối theo mơ hình Hình 3.18, nước suối bơm vào hệ thống màng lọc MF UF thiết kế với cấu hình dòng chảy từ ngồi vào (tạp chất, chất nhiễm giữ lại bên màng nước đẩy vào bên trong) màng giữ lại tạp chất chất nhiễm có kích thước lớn lỗ màng cho nước tạp chất có kích thước nhỏ lỗ màng qua Đầu lọc tinh có nhánh: ống trung tâm nước sạch, ống lại nước xả mở định kỳ súc xả ngược trình tẩy rửa màng Nước sau trình đưa vào bồn chứa nước Lấy nước sau lọc tiến hành phân tích tiêu nước đầu vào Kết chất lượng nước sau lọc với lưu lượng Q = 1m3/h biểu diễn bảng 3.8 56 Bảng 3.9 Kết chất lượng nước suối Tà Vải sau qua hệ thống màng lọc MF UF Nồng độ Nồng STT Chỉ tiêu độ đầu trung bình sau Nồng độ Hiệu suất xử QCVN trung bình lý trung bình 02:2009/B lọc MF sau lọc UF (%) YT vào TSS (mg/l) 91 20 98 - COD (mg/l) 27,8 KPH KPH 100 - Fe (mg/l) 0,66 0,50 0,02 97 0,5 Mn (mg/l) 0,42 0,30 0,01 98 - Coliform 4300 2000 99 150 23 10 100 20 (MPN/100ml) E.Coli (MPN/100ml) (Nguồn: Phòng Thí Nghiệm - Viện Kỹ thuật Công nghệ Môi trường) Chú giải: KPH: Không phát Từ kết cho thấy số sau hệ thống màng lọc MF UF đạt QCVN 02:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt Kết hàm lượng Fe nước suối đầu vào hệ thống modul màng MF UF dao động khoảng từ 0,6 đến 0,8 mg/l Sau lọc màng MF UF hàm lượng sắt ln nhỏ 0,3 mg/l (trung bình 0,2 mg/l), đáp ứng yêu cầu sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt 0,5 mg/l theo QCVN 02:2009/BYT Hàm lượng Mn nước suối đầu vào hệ thống modul màng MF UF dao động từ 0,3 đến 0,5 mg/l Sau qua màng, hàm lượng Mn nước giảm lại từ 0,01 mg/L đến 0,03 mg/l trung bình 0,02 mg/l Hiệu suất xử lý Fe Mn màng vi lọc tương đối cao, từ 70 đến 88% (đối với Fe) từ từ 75 đến 97% (đối với Mn), phụ thuộc vào nồng độ trạng thái Fe Mn nước suối trước màng lọc Các kết 57 phân tích nước cho thấy giá trị tiêu ô nhiễm khác kim loại nặng, coliform, nằm ngưỡng cho phép nước sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt Kết luận : Tuy nhiên, sau thời gian hoạt động số lọc 375 h có tượng màng bị tắc nghẽn tích tụ chất gây tắc bề mặt bên sợi màng Nghiên cứu tượng tắc màng MF/UF rửa phục hồi màng cho thấy, màng vi lọc MF UF bị tắc nghẽn, phương pháp kết hợp NaOCl + dung dịch axitcitric + chất hoạt động bề mặt lựa chọn tốt để làm màng Để tăng hiệu sử dụng tuổi thọ màng lọc MF UF có hai phương pháp: - Q trình rửa ngược: Để ngăn tích tụ cặn bẩn liên tục bề mặt màng, màng cần phải rửa ngược thường xuyên Không giống rửa ngược với hệ thống lọc truyền thống thơng thường mà q trình rửa ngược màng MF UF tiến hành với thời gian ngắng (khoảng 2-3 phút) Đối với hầu hết hệ thống, trình rửa ngược thường tiến hành cách tự động Nếu rửa ngược nước thơng thường khơng có khả khơi phục lưu lượng lọc ban đầu màng màng cần làm hóa học Các yếu tố cần xem xét việc làm màng MF UF bao gồm: tần số thời gian làm sạch, hóa chất nồng độ hóa chất, làm rửa, mức độ làm sạch, thu hồi tái sử dụng hóa chất tẩy rửa, trung hòa xử lý hóa chất tẩy rửa - Tiền xử lý: Việc tiền xử lý nước đầu vào sử dụng để cải thiện mức chất lượng nước hạn chế trình biến đổi lớn chất lượng nước đầu vào Nó sử dụng để tăng trì dòng chảy qua màng tăng thời gian làm việc màng hai lần rửa ngược Và việc tiền xử lý nên sử dụng vật liệu lọc Zeonit - Diatomit 3.2.7 Kết xử lý nước sử dụng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp màng lọc Qua kết nghiên cứu xử lý nước vật liệu Zeolit - Diatomit xử lý nước màng lọc MF/UF ta thấy: phương pháp dùng vật liệu lọc Zeolit Diatomit có hiệu xử lý chưa cao, xử lý chưa triệt để tốc độ lọc thấp, phương pháp xử lý nước màng lọc MF/UF nhanh bị tắc màng nồng độ tiêu đầu vào cao 58 Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu đặt xử lý nước suối Tà Vải cấp cho sinh hoạt ta cần phải kết hợp hai phương pháp xử lý nước vật liệu Zeolit Diatomit kết hợp màng lọc MF/UF Mơ hình xử lý vật liệu Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc MF/UF bố trí hình 19: Hình 19: Mơ hình xử lý vật liệu Zeolit-Diatomit kết hợp với màng lọc Nguyên lý hoạt động: Nước suối Tà Vải sau đưa đẩy vào hệ thống bình lọc chứa than, vật liệu lọc đa Zeolit - Diatomit (ODM-2F) lớp cát đỡ lót phía Nước sau xử lý giai đoạn đưa vào bồn chứa nước sau lọc thô Nước sau lọc thô bơm vào hệ thống modul màng lọc MF UF thiết kế với cấu hình dòng chảy từ ngồi vào Nước sau trình đưa vào bồn chứa nước sau lọc tinh Kết chất lượng nước sau qua hệ thống xử lý vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc MF/UF thể bảng sau: 59 Bảng 3.10 Kết chất lượng nước sau qua hệ thống xử lý vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc MF/UF Hiệu STT Thông số Đơn vị Cmẫu Csau xử lý suất (%) QCVN 02:2009/BYT pH - 6,94 - - 8,5 TSS mg/l 91 97 - COD mg/l 27,8 KPH 100 - NH4+ mg/l 0,16 KPH 100 - Mn mg/l 0,42 0,01 97 - Fe mg/l 0,66 0,01 98 0,5 NO3- mg/l 2,45 0,03 98 - Cl- mg/l 131,8 10 92 - Coliform MPN/100ml 4300 99 150 10 Ecoli MPN/100ml 23 100 20 Chú giải: KPH: Không phát Kết nghiên cứu mơ hình xử lý nước vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc MF/UF cho thấy, thông số chất lượng nước đảm bảo yêu cầu nước sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt Hàm lượng sắt lại nằm mức ổn định từ 0,01 đến 0,05 mg/l hàm lượng mangan lại mức 0,01 đến 0,03 mg/l, tiêu COD, SS, NH4+ xử lý quy chuẩn cho phép đáp ứng yêu cầu nước sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT Tuy nhiên sau trình màng vi lọc nước xuất coliform mức thấp 3.3 Đề xuất công nghệ xử lý nước suối Tà Vải cấp cho sinh hoạt Để nước suối Tà Vải đảm bảo yêu cầu cho mục đích cấp nước sinh hoạt, hệ thống xử lý nước suối Tà Vải bao gồm cụm cơng trình: cụm cơng trình xử lý bậc cụm cơng trình xử lý bậc nâng cao 60 Bước 1: Xử lý bậc Nước suối Tà Vải xử lý cụm cơng trình bậc phương pháp lọc áp lực để loại bỏ SS, Fe, Mn, BOD, COD…để giảm tải lượng nhiễm nước cho q trình xử lý nâng cao Quá trình xử lý bậc để xử lý nước đạt yêu cầu chất lượng nước đầu vào cho hệ thống xử lý nâng cao phương pháp màng lọc MF Bước 2: Xử lý nâng cao Cụm cơng trình thiết bị xử lý nâng cao bậc hệ thống modul màng vi lọc MF siêu lọc UF Màng MF với kích thước lổ rỗng 0,1 đến 10 µm áp suất động học lên màng 1-3 bar yêu cầu nước đầu vào hệ thống màng lọc phải có pH = 6,5 - 8,5 độ đục 20 NTU Các cơng trình bậc xem bước tiền xử lý cho trình xử lý bậc nâng cao để hạn chế tắc ngẽn màng lọc, giảm lượng nước rửa kéo dài tuổi thọ màng Các màng MF UF dùng để loại bỏ chất ô nhiễm lại (SS, Fe, Mn, kim loại nặng coliform) nước suối đến mức đảm bảo chất lượng cấp cho sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT cấp cho ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT Để phòng rủi ro, sau trình màng siêu lọc, nước nên khử trùng để diệt hết tất nguy mầm bệnh trước sử dụng ăn uống Quá trình xử lý nước suối Tà Vải tiến hành theo bước sau: - Bước 1: Xử lý nước lọc áp lực qua vật liệu than Zeolit Diatomit để giảm tải lượng chất ô nhiễm - Bước 2: xử lý tăng cường phương pháp vi lọc để tách phần tử kim loại tồn dạng hydroxit khơng hòa tan, hợp chất hữu phân tán tinh kích thước nhỏ,… để nước đảm bảo tiêu chuẩn sử dụng cho mục đích sinh hoạt - Bước 3: xử lý nâng cao phương pháp màng siêu lọc UF để tách vi khuẩn, virus chất nhiễm lại nước đến nồng độ giới hạn cho phép nước sinh hoạt ăn uống Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước suối Tà Vải: 61 Hình 3.20 Mơ hình xử lý nước suối Tà Vải cơng nghệ màng lọc kết hợp vật liệu lọc đa * Thuyết minh công nghệ Nước suối Tà Vải qua đường ống đưa bể chứa, bơm đẩy nước vào hệ thống bình lọc áp lực chứa vật liệu lọc đa Zeonit - Diatomit (ODM-2F) lớp cát đỡ lót phía dưới, vật liệu lọc ODM-2F khử tạp chất hữu chất ô nhiễm gốc nitơ, đồng thời giảm độ màu làm nước Nước sau xử lý sơ bơm đẩy vào lọc tinh MF thiết kế với cấu hình dòng chảy từ ngồi vào (tạp chất, chất nhiễm giữ lại bên màng nước đẩy vào bên trong) màng giữ lại tạp chất chất nhiễm có kích thước lớn lỗ màng cho nước tạp chất có kích thước nhỏ lỗ màng qua Đầu lọc tinh có nhánh: ống trung tâm nước sạch, ống lại nước xả mở định kỳ sục rửa ngược trình tẩy rửa màng Nước sau trình đưa vào bồn chứa nước sau lọc tinh 62 Nước sau lọc tinh hai bơm tiếp áp hút nước từ bể chứa đẩy vào hệ lọc màng UF, áp lực cao, phân tử nước thẩm thấu qua màng UF, thành phần chất nhiễm virut có nước giữ lại bên ngồi màng nước đẩy vào bên màng, đầu hệ lọc màng UF có nhánh: ống trung tâm nước sạch, ống lại nước thải chứa chất nhiễm Nước sau trình đưa vào bồn chứa nước Nước sau màng lọc UF diệt khuẩn máy khử trùng Ơzơn đảm bảo nước đạt tiêu chuẩn cho phép QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình thực đề tài: “Đánh giá trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang đề xuất công nghệ xử lý vật liệu lọc Zeolit Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt” đưa số kết luận sau: Hiện trạng chất lượng nước suối Tà Vải: Kết phân tích mẫu nước suối Tà Vải mùa mưa mùa khô ta thấy hai mùa nước suối Tà Vải có hàm lượng TSS vượt 4,2 - 6,25 lần, COD vượt 1,5 - 4,58 lần, BOD vượt 2,1 - 6,5 lần, NO3 vượt 1,2 - 2,6 lần, Mn vượt 1,2 - 4,2 lần, Fe vượt 1,1 - 1,5 lần, Coliform vượt 1,7 - 3,7 lần, E.coli vượt 1.2 - 11,5 lần cao nhiều so với giới hạn tối đa cho phép QCVN 08-MT:2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước mặt (áp dụng cột A1 - Nước sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt, bảo tồn động thực vật thủy sinh mục đích khác ), nguồn nước nơi chưa đảm bảo cho việc lấy nước để cấp cho sinh hoạt Đề tài thực nghiệm nghiên cứu vật liệu lọc Zeolit - Diatomit màng lọc MF/UF để xử lý nước suối Tà Vải cấp cho sinh hoạt Nước sau qua mơ hình xử lý vật liệu lọc Zeolit - Diatomit màng lọc MF/UF đạt tiêu chuẩn cho phép QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt Đề tài nghiên cứu đưa đề xuất công nghệ xử lý nước suối Tà Vải vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt Kiến nghị Nguồn nước suối Tà Vải nguồn nước tự nhiên với lưu lượng lớn, tải lượng chất ô nhiễm mức trung bình suối tự nhiên khu vực Tây Bắc nói chung Đủ điều kiện để làm nguồn đầu vào cấp cho sinh hoạt với quy mô lớn, nhiên cần phải xử lý triệt đạt QCVN trước sử dụng 64 Cần khuyến cáo, truyền thông người dân thay đổi tập tục chăn thả gia súc đầu nguồn nước để bảo vệ nước đầu nguồn Tả Vải Kiến nghị Sở TNMT, Sở NNPTNT, Chi cục Thuỷ lợi Tỉnh Hà Giang cần lập quy hoạch vành đai bảo vệ suối Tà Vải, hạn chế tối đa việc cấp phép cho doanh nghiệp khai thác khoáng sản Đầu nguồn cao đập thuỷ lợi Tà Vải, quan trắc dự báo mức độ ô nhiễm suối Tà Vải hàng năm để đưa biện pháp bảo vệ thích hợp Khi cơng trình đưa vào ứng dụng cần xem xét khả vận hành, kiểm sốt tồn hệ thống, kiểm sốt chất lượng nước đầu để đảm bảo cho sinh hoạt bà nhân dân khu vực Mơ hình cơng nghệ xử lý dạng mơ hình đầy đủ, hồn chỉnh, có thực nghiệm khoa học, kiểm tra phân tích chất lượng sau lọc mơ hình cơng nghệ xử lý nước suối vật liệu lọc Zeonit - Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp cho sinh hoạt cần áp dụng vùng miền khác khu vực vùng núi Tây Bắc có đặc điểm nguồn nước giống để đánh giá tính ổn định công nghệ nhân rộng 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trường, Các tiêu chuẩn môi trường, quy chuẩn môi trường Việt Nam Cục thống kê Hà Giang (2016), Niên giám thống kê Hà Giang, NXB thống kê Nguyễn Quốc Dũng, (2009), Nghiên cứu giải pháp hữu hiệu để cấp nước phục vụ sinh hoạt sản xuất cho điểm di dân tái định cư thủy điện Sơn La địa bàn tỉnh Lai Châu - Đề tài NCKH cấp nhà nước Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học - Kỹ thuật, 2006 Trần Đức Hạ, (2015), Báo cáo đề tài nghiên cứu cấp Bộ giáo dục Đào tạo “Nghiên cứu công nghệ màng lọc để xử lý nước thải hầm lò mỏ than cho mục đích cấp nước sinh hoạt” , mã số: B2013-03-08.” Trần Đức Hạ, (2013), Báo cáo đề tài nghiên cứu độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng màng lọc nano công nghệ xử lý nước biển áp lực thấp thành nước sinh hoạt cho vùng ven biển hải đảo Việt Nam” (mã số: ĐTĐL 2010 T/31) Phạm Ngọc Hồ, Đồn Xn Cơ (2000), Đánh giá tác động mơi trường, NXB Đại học quốc gia Hà Nội Hoàng Huệ (1996), Xử lý nước thải, NXB Xây dựng, Hà Nội Trịnh Lê Hùng (2006), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo Dục 10 Hoàng Hưng (2005), Quản lý sử dụng hợp lý tài nguyên nước, Nhà Xuất Đại học Quốc gia HCM 11 Cao Liêm Trần Đức Viên (1990), Sinh thái học Nông nghiệp bảo vệ môi trường NXB Đại học giáo dục chuyên nghiệp, Hà Nội 12 Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014, Nxb Chính trị quốc gia, Hà Nội 13 Luật Tài nguyên nước năm 2012, Nxb Chính trị quốc gia, Hà Nội 14 Nguyễn Thị Nguyệt (2013), Cấp nước sinh hoạt vùng cao núi đá Hà Giang: Thực trạng số điều cần quan tâm giải Tạp chí Khoa học cơng nghệ thủy lợi số 15 (2013), trang 90-96 66 15 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học - Kỹ thuật 16 Trần Hiếu Nhuệ, (1999), Thốt nước xử lý nước thải cơng nghiệp, NXB Khoa học - Kỹ thuật 17 Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, 2002 18 Sở Tài nguyên Môi trường Hà Giang, (2016), Báo cáo Hiện trạng môi trường tổng thể tỉnh Hà Giang giai đoạn 2011 - 2015 19 Tổng cục Môi trường (2011), Sổ tay hướng dẫn tính tốn số chất lượng nước, Nhà Xuất Hà Nội 20 Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, (2012) Xử lý nước thải đô thị cơng nghiệp - tính tốn thiết kế cơng trình, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 21 Lê Trình (1997), Quan trắc Kiểm sốt Ơ nhiễm Mơi trường nước, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 22 UBND xã Ngọc Đường (2016), Báo cáo kết điều kiện tự nhiên, Kinh tế Xã hội II Tiếng Anh 23 Daniel D.Chiras (1991), Enviromental Science: action for a sustainable future Northeast Version 24 Fao (1994), Water harvesting for improved agriculture Production, Uwater Report - Rome 25 Menachem Elimelech (2001), Membrane technology in water and wastewater treatment, Yale University, USA 26 Walsh M.E and Gagnon G.A (2006), Evaluating Membrane Processes for Drinking water treament Design, Dept of Civil and Resources Engineering Dalhousie University Halifax, Nova Scotia, Canada ... HỒNG VĂN HIẾU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG NƯỚC SUỐI TÀ VẢI KHU VỰC BIÊN GIỚI TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BẰNG VẬT LIỆU LỌC ZEOLIT DIATOMIT KẾT HỢP VỚI MÀNG LỌC ĐỂ CẤP NƯỚC CHO SINH HOẠT... tiến hành nghiên cứu đề tài: Đánh giá trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang đề xuất công nghệ xử lý vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước cho sinh hoạt ... tính cấp thiết Mục tiêu đề tài - Đánh giá trạng nước suối Tà Vải khu vực biên giới tỉnh Hà Giang; - Đề xuất công nghệ xử lý nước suối vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc để cấp nước