Đánh giá hiện trạng môi trường nước suối nà rược tại huyện yên minh tỉnh hà giang và đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng ODM 2f xử lý nước cấp cho sinh hoạt

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM VÀNG MÍ SỬ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MƠI TRƯỜNG NƯỚC SUỐI NÀ RƯỢC TẠI HUYỆN YÊN MINH - TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC UF KẾT HỢP VỚI VẬT LIỆU LỌC ĐA NĂNG (ODM-2F) XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Khóa học : 2015 -2019 Thái Nguyên, năm 2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM VÀNG MÍ SỬ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SUỐI NÀ RƯỢC TẠI HUYỆN YÊN MINH - TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC UF KẾT HỢP VỚI VẬT LIỆU LỌC ĐA NĂNG (ODM-2F) XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chun nghành : Khoa học mơi trường Lớp : K47 – KHMT- N01 Khoa : Môi trường Khóa học : 2015 -2019 Giảng viên hướng dẫn: ThS Hà Đình Nghiêm Thái Nguyên, năm 2019 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chuyên đề báo cáo thực tập em xin gửi đến quý thầy, cô giáo khoa Môi trường, trường Đại học Nông Lâm lời cảm ơn chân thành Đặc biệt, em xin gởi đến Th.S Hà Đình Nghiêm, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành chuyên đề báo cáo thực tập lời cảm ơn sâu sắc Đồng thời, em xin cảm ơn tập thể Cán nghiên cứu khoa học Viện Kỹ thuật Công nghệ Môi trường (LHH VN), Phịng hành – tổ chức Viện Kỹ thuật Công nghệ Môi trường, hết lòng giúp đỡ em thời gian thực tập Viện Vì kiến thức thân cịn hạn chế, q trình thực tập, hồn thiện chun đề em khơng tránh khỏi sai sót, kính mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy Cuối em xin gửi tới tất thầy cô, gia đình, bạn bè lời cảm ơn chân thành Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực Vàng Mí Sử ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Bảng tổng kết công nghệ lọc màng Bảng 2.2 : Chỉ tiêu kỹ thuật vật liệu lọc đa ODM-2F Bảng 3.1: Vị trí điểm lấy mẫu suối Nà Rược Bảng 3.2: Phương pháp phân tích mẫu nước suối Nà Rược 19 Bảng 4.1: Các yếu tố khí hậu vùng 23 Bảng 4.2 Kết phân tích mẫu nước khe suối cao (Đ.1) .30 Bảng 4.3 Kết phân tích mẫu nước hạ lưu đập thủy nơng (Đ.2) 31 Bảng 4.4 Kết phân tích mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông xây dựng (Đ.4) 32 Bảng 4.5: Phân phối mưa bình quân nhiều năm Yên Minh theo tháng (mm) .33 Bảng 4.6: Kết nguồn khe suối cao (Đ.1) .39 Bảng 4.7: Kết phân tích mẫu nước hạ lưu đập thủy nông (Đ.2) 40 Bảng 4.8: Kết phân tích mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông (Đ.4) 41 iii DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Vị trí điểm lấy mẫu nước suối Nà Rược 19 Hình 4.2: Sơ đồ địa chất thủy văn lưu vực suối Nà Rược .25 Hình 4.3: Chú giải địa chất thủy văn 26 Hình 4.4: Khả giữ lại tạp chất (huyền phù, vi khuẩn virus) 36 màng lọc UF .36 Hình 4.5: Vật liệu lọc đa ( ODM - 2F) .36 Hình 4.6: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước suối Nà Rược .37 màng siêu lọc UF kết hợp vật liệu lọc đa ODM-2F 37 Hình 4.7: Dây chuyền công nghệ (nguyên lý) xử lý nước suối Nà Rược thành nước sinh hoạt cho người dùng thị trấn huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 38 38 Hình 4.8 Hệ thống gồm tháp lọc nối tiếp nhau, bên chứa vật liệu lọc đa Viện Kỹ thuật Công nghệ Môi trường lắp đặt vận hành Trạm cấp nước Yên Minh 38 Hình 4.9 Giàn hệ thống 10 màng siêu lọc UF Viện Kỹ thuật Công nghệ Môi trường lắp đặt Trạm cấp nước Yên Minh vận hành lọc nước suối thành nước sinh hoạt đạt QCVN 02:2009/BYT .39 Hình 4.10: Hiệu xử lý độ đục suối Nà Rược 43 Hình 4.11: Hiệu xử lý Pecmanganat suối Nà Rược 43 Hình 4.12: Hiệu xử lý độ cứng suối Nà Rược 44 Hình 4.13: Hiệu xử lý Coliforms suối Nà Rược .44 Hình 4.14: Hiệu xử lý E.coli suối Nà Rược .45 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Stt Viết tắt Ghi BĐKH Biến đổi khí hậu BNNPTNT Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường BYT Bộ Y Tế COD Nhu cầu oxy hóa học HĐND Hội đồng nhân dân MF Màng tinh lọc NĐ Nghị Định NF Màng lọc nano 10 Ejector Bộ châm Clo 11 ODM-2F Vật liệu lọc đa 12 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 13 RO Lọc ngược ( thẩm thấu ngược) 14 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 15 TSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng 16 UF Màng siêu lọc v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv MỤC LỤC v PHẦN MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề .1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Ý nghĩa đề tài 1.3.1 Ý nghĩa mặt khoa học 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở lý luận đề tài 2.2 Cơ sở pháp lý .5 2.3 Cơ sở thực tiễn .6 2.3.1.Vai trò nước thể 2.3.2.Các loại ô nhiễm nước .8 2.4 Tình hình nghiên cứu giới Việt Nam 2.4.1 Tình hình nghiên cứu giới .9 2.4.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 11 2.5 Tổng quan phương pháp lọc màng lọc PHẦN ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 3.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 17 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 17 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 17 3.2 Nội dung nghiên cứu 17 3.2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Yên Minh 17 3.2.2 Hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 17 vi 3.2.3 Đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa (ODM-2F) để xử lý nước cấp cho sinh hoạt .17 3.2.4 Hiệu xử lý nước suối Nà Rược 17 3.3 Phương pháp nghiên cứu 18 3.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 18 3.3.2.Phương pháp lấy mẫu .18 3.3.3.Phương pháp bảo quản mẫu .19 3.3.4 Phương pháp phân tích mẫu nước 19 3.3.5.Phương pháp so sánh 20 PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 21 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Yên Minh 21 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 21 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Yên Minh 27 4.2 Hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 29 4.2.1 Đánh giá mức độ ô nhiễm tải lượng chất ô nhiễm 29 4.2.2 Kết phân tích mẫu nước suối Nà Rược .29 4.2.3 Diễn biến trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 33 4.3 Đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa (ODM-2F) để xử lý nước cấp cho sinh hoạt .34 4.3.1 Nghiên cứu lựa chọn vật liệu xử lý .34 4.3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý 37 4.3.3 Thuyết minh công nghệ xử lý 37 4.4 Hiệu xử lý nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 38 4.4.1 Mơ hình xử lý nước suối Nà Rược 38 4.4.2 Hiệu xử lý nước suối Nà Rược 39 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 5.1 Kết luận 46 5.2 Kiến nghị 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Hà Giang tỉnh miền núi cực Bắc nước ta có đường biên giới tiếp giáp với nước Cộng hòa nhân dân Trung Hoa Diện tích tự nhiên 7.900 km2; có 11 đơn vị hành cấp huyện thành phố Hà Giang Tồn tỉnh có 80 vạn người với 19 dân tộc chung sống Tuy nhiên, đặc thù địa hình núi đá vơi, hệ thống sinh thủy khơng thuận lợi; khu vực vùng núi đá Hà Giang thiếu nước vào mùa khô, không thiếu nước sản xuất mà nước sinh hoạt Đây khó khăn tồn lâu dài tỉnh Vì 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 nguồn tài nguyên nước, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng nước cấp sinh hoạt cần phải trọng, đặc biệt việc cấp nước sinh hoạt cho đồng bào chiến sĩ vùng núi cao Như vậy, nói vấn đề riêng đập Nà Rược trước hồ thủy lợi đơn mục tiêu sử dụng nước từ đập phục vụ cho thủy nông như: nông nghiệp tưới tiêu, suối Nà Rược biến thành hồ đa mục tiêu tức vừa cấp nước cho nông nghiệp, vừa cấp cho sinh hoạt Nà Rược suối chảy thị trấn huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang Bắt nguồn từ núi đổ vào sông Bắc Nghè thị trấn huyện Yên Minh Suối Nà Rược nguồn cung cấp cho sinh hoạt hoạt động sản xuất nông nghiệp cho khu dân cư hai bên bờ suối Đối với khu vực thị trấn Yên Minh, nguồn cung cấp nước nước suối với đặc điểm: lưu lượng dòng chảy nhỏ, không ổn định, bị tác động rõ rệt yếu tố lũ quét, mưa bão, Đặc biệt chất lượng nước biến động ngày mưa không mưa Nồng độ số tiêu TSS, Fe, Mn, có dấu hiệu tăng lên bình thường Mặt khác địa hình núi cao, phân bố dân cư không tập trung nguồn điện thiếu thốn yếu tố bất lợi cho việc cung cấp nước Công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa (ODM-2F) để xử lý nước suối Nà Rược – Hà Giang, xem ứng dụng thực tế lĩnh vực xử lý nước có hiệu kinh tế đảm bảo chất lượng Nước sau xử lý đạt QCVN 02:2009/BYT Hơn nữa, kích thước hệ thống xử lý nước màng siêu lọc UF kết hợp vật liệu lọc tương đối nhỏ, khơng địi hỏi mặt lắp đặt lớn, nên thuận lợi lắp đặt trường Thôn Nà Rược, thị trấn Yên Minh tỉnh Hà Giang địa phương thiếu nước sinh hoạt trầm trọng Nhằm giúp người dân sinh sống quanh khu vực thôn Nà Rược giải nhu cầu nước sinh hoạt, nên đề tài: “Đánh giá trạng môi trường nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa ODM-2F xử lý nước cấp cho sinh hoạt” chọn khóa luận tốt nghiệp đại học em 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá trạng môi trường nước suối Nà Rược - Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho sinh hoạt 1.3 Ý nghĩa đề tài 1.3.1 Ý nghĩa mặt khoa học - Áp dụng kiến thức học nhà trường vào thực tế - Nâng cao hiểu biết thêm kiến thức thực tế - Tích lũy kinh nghiệm cho công việc sau trường - Bổ sung tư liệu cho học tập 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn - Phản ánh thực trạng môi trường nước suối Nà Rược huyện Yên Minh, tỉnh Hà Giang - Tạo số liệu làm sở cho công tác lập kế hoạch xây dựng sách bảo vệ Mơi trường Kế hoạch Phát triển Kinh tế - Xã hội địa phương - Cảnh báo vấn đề cấp bách nguy tiềm tàng suy thoái ô nhiễm môi trường nước - Cung cấp nước phục vụ sinh hoạt cho người dân quanh khu vực suối Nà Rược huyện Yên Minh 35 - Lọc màng micro (MF) : Lọc mirco (MF) phương pháp lọc loại bỏ hạt có kích thước mirco trở lên Màng lọc MF có kích thước lỗ khoảng 0,1 đến 10,0 μm, loại bỏ gần hoàn toàn vi sinh vật cặn lơ lửng, phương pháp tốt để khử khuẩn, công nghệ màng lọc MF ứng dụng rộng rãi xử lý nước - Lọc màng siêu lọc (UF): công nghệ lọc UF sử dụng rộng rãi cho xử lý nhiều loại nước khác nhau, màng UF có khả giữ lại hạt có khoảng khối lượng phân tử 300-500.000 dalton, kích thước hạt 10-1000 Å (0,001– 0,1μm) Màng có hiệu sản xuất nước tinh khiết, kết hợp với xử lý hóa học để loại bỏ kim loại nước - Lọc màng Nano (NF): Lọc Nano (NF) dạng lọc sử dụng màng tách loại chất tan dạng phân tử ion cấp độ kích thước nano mét Màng NF thường sử dụng để sản xuất nước mềm có đặc điểm loại bỏ tốt cation có hóa trị hai ví dụnhư canxi, magie chất khác [5] - Lọc màng thẩm thấu ngược (RO): Không giống màng lọc thơng thường khác, loại bỏ chất rắn có kích thước đủ lớn, màng lọc thẩm thấu ngược (RO) loại màng lọc loại bỏ hầu hết khoáng chất hòa tan, vi khuẩn, virus tất vi sinh kháccó nước Tuy nhiên trước hệ thống lọc RO phải kết hợp thêm màng lọc khác để hạn chế tắc nghẽn màng tạp chất bám vào màng Qua nghiên cứu thấy với đặc trưng nước sơng, suối nói chung suối Nà Rược nói riêng màng lọc UF hai màng lọc phù hợp để sử dụng xử lý chất nhiễm có nước sơng, suối 36 (Dùng lọc nước s Nà Rược) Hình 4.4: Khả giữ lại tạp chất (huyền phù, vi khuẩn virus) màng lọc UF  Vật liệu lọc đa năng: Là vật liệu rắn có cấu trúc lỗ nhỏ hình thành ghép nối tứ diện qua nguyên tử oxy chung Được hoạt hóa nhiệt độ cao, có tính hấp phụ, hấp thụ, loại bỏ kim loại nặng, tạp chất hữu vật liệu an tồn q trình xử lý cấp nước sinh hoạt ăn uống[14] Qua nghiên cứu thấy vật liệu lọc đa Zeonit - Diatomit (ODM-2F) phù hợp để kết hợp với màng lọc để xử lý nước sơng, suối Hình 4.5: Vật liệu lọc đa ( ODM - 2F) 37 4.3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý Bơm Hồ Nà Rược Bể chứa nước Lọc áp lực 0DM-2F Bơm Bể trung gian Màng siêu lọc UF (Ultra Filter) Bơm Bể chứa nước thành phẩm Nước Hình 4.6: Sơ đồ công nghệ xử lý nước suối Nà Rược màng siêu lọc UF kết hợp vật liệu lọc đa ODM-2F 4.3.3 Thuyết minh công nghệ xử lý Trạm cấp nước huyện Yên Minh lấy nước từ hồ chứa Nà Rược để xử lý cấp cho người dùng thị trấn huyện Yên Minh (Hà Giang) Dây chuyền lọc nước suối Trạm nước sau: Đầu tiên nước suối bơm đẩy từ hồ lên thẳng vào bể chứa nước thô (chênh cao trạm hồ Nà Rược từ 30-35 m) Từ bể nước thô, nước cho chảy lọc qua cột tháp bên chứa vật liệu lọc đa Sau lọc qua vật liệu lọc đa năng, nước chảy vào bể chứa trung gian Từ bể trung gian này, nước tiếp tục bơm lọc qua màng siêu lọc UF (Ultra Filter), sau chảy vào bể chứa nước sản phẩm cuối tích 250 m3 Nước bể chứa sản phẩm cuối đáp ứng QCVN 02:2009/BYT Từ đây, nước cấp cho người dùng thị trấn huyện Yên Minh tự chảy (xem Hình 4.6) 38 Bơm đẩy: Suối Nà Rược Bể chứa nước thô (lắng sơ bộ) Tự chảy Bơm Bơm Tháp lọc vật liệu đa Bề chứa nước sau lọc vật liệu đa Lọc màng siêu lọc UF, loại bỏ vi trùng kim loại nặng Cấp nước ăn uống, sinh hoạt đạt QCVN 02:2009/ BYT cho dận thị trấn Yên Minh Hình 4.7: Dây chuyền công nghệ (nguyên lý) xử lý nước suối Nà Rược thành nước sinh hoạt cho người dùng thị trấn huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 4.4 Hiệu xử lý nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang 4.4.1 Mơ hình xử lý nước suối Nà Rược Đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước: ”Nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng lọc kết hợp với vật liệu lọc đa để xử lý nước suối vùng biên giới Tây Bắc cấp nước cho sinh hoạt”, mã số: KHCN-TB.15C/13-18, thuộc Chương trình Khoa học Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước giai đoạn 2013 – 2018 “Khoa học Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây Bắc” Mã số KHCN – TB /13-18) triển khai thị trấn huyện Yên Minh (Hà Giang), Viện Kỹ thuật Công nghệ Mơi trường chủ trì Hình 4.8 Hệ thống gồm tháp lọc nối tiếp nhau, bên chứa vật liệu lọc đa Viện Kỹ thuật Công nghệ Môi trường lắp đặt vận hành Trạm cấp nước Yên Minh 39 Hình 4.9 Giàn hệ thống 10 màng siêu lọc UF Viện Kỹ thuật Công nghệ Môi trường lắp đặt Trạm cấp nước Yên Minh vận hành lọc nước suối thành nước sinh hoạt đạt QCVN 02:2009/BYT 4.4.2 Hiệu xử lý nước suối Nà Rược 4.4.2.1 Kết phân tích Bảng 4.8: Kết nguồn khe suối cao (Đ.1) Kết M1-T M1-S FTU mg/l mg/l mg/l 67 Khơng có mùi, vị lạ