3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.4. Đánh giá chất lượng nước thu được từ mô hình
Qua tiến hành thí nghiệm, lấy mẫu và phân tích thu được kết quả sau:
Bảng 3.5. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương từ mô hình
TT Thông số
phân tích Đơn vị
Kết quả phân tích mẫu nước 02:2009 QCVN /BYT QCVN 01:2009 /BYT Sau 1 ngày Sau 7
ngày Sau 10 ngày Sau 15
ngày I II 1 pH - 8,3 7,9 7,6 7,9 6-8,5 6-8,5 6-8,5 2 Mầu Sắc Không mầu Không mầu Không mầu Không mầu Không mầu Không mầu Không mầu 3 Mùi vị - Không mùi, vị lạ Không mùi, vị lạ Không mùi, vị lạ Không mùi, vị lạ Không mùi, vị lạ Không mùi, vị lạ Không mùi, vị lạ 4 COD mg/l 61,6 46,4 31,2 84,0 - - 2 5 Độ đục NTU 0,49 1,18 1,95 2,58 5 5 2 6 TSS mg/l 10 5 6 9 - - - 7 Coliform Vi khuẩn/ 100ml 7 0 9 15 50 150 0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 Độ đục Coliform COD
Mẫu nước sau 1 ngày Mẫu nước sau 7 ngày Mẫu nước sau 10 ngày Mẫu nước sau 15 ngày
QCVN 01:2009/BYT QCVN 02:2009/BYT
Hình 3.7: Biểu đồ hiển thị các chỉ tiêu COD, độ đục, coliform
Đánh giá chất lượng nước thu được từ mô hình:
Chất lượng nước thu sương sau 1 ngày
Từkết quả phân tích mẫu nước, ta có thể thấy chỉ tiêu pH, độ đục, coliform và các chỉ tiêu đánh giá bằng cảm quan như màu sắc, mùi vị đều nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn chất lượng nước sinh hoạt và ăn uống. Trong đó, chỉ tiêu độ đục thấp hơn 0,245 lần so với quy chuẩn QCVN 02:2009/BYT, thấp hơn giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT 0,098 lần; hàm lượng Coliform trong nước thu được sau khi qua hệ thống lọc đã giảm hàm lượng từ 150 xuống 7 vi khuẩn/100ml, nhỏ hơn giới hạn cho phép của quy chuẩn QCVN 02:2009/BYT 21 lần nhưng không đạt giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT (=0); Hàm lượng COD trong nước cao vượt quy chuẩn chất lượng nước ăn uống. Vì vậy, mẫu nước thu được ngày đầu tiên chỉ phù hợp để dùng cho mục đích sinh hoạt mà không sử dụng được cho mục đích ăn uống.
Kết quả thu được cho thấy, sau khi bổ sung vào mô hình thu sương hệ thống lọc (cát, sỏi, thanhoạt tính), lớp than hoạt tính đã hấp phụ các loại vi sinh vật trong mẫu nước thu được nên hàm lượng coliform đã được xử lý khá triệt để. Tuy nhiên, trong quá trình tiến hành thí nghiệm còn chưa thành thạo nên
ngày đầu tiên lượng nước thu được từ sương đi qua tầng cát của hệ thống lọc đã cuốn theo một lượng cát nhất định xuống tầng dưới dẫn đến kết quả TSS (tổng chất rắn lơ lửng) cao (= 10 mg/l). Sau đó, đã thiết kế bổ sung thêm bông gòn vào tầng cát giúp hạn chế lượng cát bị cuốn trôi theo dòng nước.
Chất lượng nước thu sương sau 7 ngày
Sau 7 ngày, các thông số phân tích pH, màu sắc, mùi vị, độ đục, TSS trong mẫu nước thu được đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 02:2009/BYT cho thấy, sau khi sử dụng hệ thống lọc nước sau 7 ngày vẫn có thể sử dụng cho mục đích sinh hoạt. Bên cạnh đó, hàm lượng coliform trong nước có giá trị bằng 0 (trong mẫu nước thu được không chứa vi khuẩn) đạt QCVN 01:2009/BTY, cho thấy nếu sử dụng hệ thống lọc tốt hơn có thể sử dụng nước thu được cho mục đích ăn uống. Mặt khác, do trong quá trình đan lưới, sợi gai đã được tiệt trùng và loại bỏ hết phần thịt (xenlulozo) nên khi thu sương làm nước không tạo môi trường cho vi khuẩn xuất hiện và phát triển nên mẫu nước thu được không có vi khuẩn.
Chất lượng nước thu sương sau 10 ngày
Từ kết quả thu được nhận thấy, sau 10 ngày nước thu sương vẫn đảm bảo không mùi, không màu, không vị, độ đục nhỏ hơn 2, thấp hơn ngưỡng giới hạn cho phép của hai quy chuẩn. Tuy nhiên, lại xuất hiện vi khuẩn trong mẫu nước thu được (với 9 vi khuẩn/100ml) cho thấy lưới thu sương hoặc môi trường tiến hành thí nghiệm bị nhiễm khuẩn cần tiến hành khử trùng lại nguyên vật liệu sử dụng. Mặc dù hàm lượng coliform (=9) nhỏ hơn giới hạn của quy chuẩn về chất lượng nước sinh hoạt nhưng không đạt quy chuẩn về chất lượng nước ăn uống. So sánh với kết quả thu được từ mẫu nước sau 7 ngày, ta thấy độ đục và coliform tăng dần so với mẫu nước thu được ngày thứ nhất và ngày thứ bảy; bên cạnh đó, hàm lượng COD lại giảm dần (COD chỉ còn vượt quá giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT 15,6 lần), cho thấy có thể do trong quá trình tiến hành thínghiệm, thao tác thí nghiệmchưa thành thạo nên hàm lượng các thông số trong nước còn chưa ổn định.
Mặc dù, hàm lượng của một số chỉ tiêu trong nước tăng dần nhưng so với QCVN 02:2009/BYT ta thấy chất lượng nước thu được ngày thứ mười vẫn phù hợp để dùng cho mục đíchsinh hoạt.
Chất lượng nước thu sương sau 15 ngày
Tương tự các mẫu nước sau 1 ngày, 7 ngày, 10 ngày, ta có thể thấy mẫu nước thu được ngày thứ 15 vẫn đạt đủ quy chuẩn: QCVN 02:2009/BYT (các chỉ tiêu đánh giá qua cảm quan, TSS, độ đục, Coliform nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn chất lượng nước sinh hoạt). Tuy nhiên, theo kết quả phân tích ta thấy chất lượng nước thu được dần không đảm bảo vì hàm lượng các chỉ tiêu COD, độ đục, Coliform lại tăng dần so với mẫu nước thu được ngày từ ngày thứ nhất đến ngày thứ mười do tổn thất áp lực ban đầu trong lớp vật liệu lọc phụ thuộc vào tốc độ lọc, độ nhớt của nước, kích thước và hình dạng của nước lỗ rỗng trong lớp vật liệu lọc, chiều dày lớp vật liệu lọc. Các hạt cặn không có khả năng dính kết lên bề mặt lớp vật liệu lọc, sau thời gian lọc, số lượng cặn tích luỹ trong lớp vật liệu lọc tăng lên, số lượng cặn đã bám vào bề mặt các hạt cát lọc bị dòng nước đẩy xuống dưới cũng ngày càng tăng và vai trò các lớp vật liệu nằm gần sát bề mặt trong quá trình lọc giảm dần. Ngoài ra, còn do mẫu nước sau nhiều ngày sẽ dễ bị nhiễm khuẩn và lưới thu sương làm từ sợi tự nhiên để trong độ ẩm lâu bị mủn, hệ thống lọc bám nhiều cặn bẩn nên làm tăng độ đục, TSS cũng như hàm lượng coliform trong nước.
Trong đó có hàm lượng COD tăng so với hàm lượng COD tại mẫu nước thu sương sau 10 ngày (từ 31,2 lên 84), vượt quá giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT 42 lần. Nước sạch có chỉ số COD cao sẽ nhanh chóng tạo rêu, tảo trong bể chứa, là môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật độc hại phát triển trong nước.
Như vậy, để đảm bảo chất lượng nước dùng cho sinh hoạt và ăn uống, sau 15 ngày thì chúng ta nên thay lưới, vệ sinh hệ thống lọc để nước thu được đảm bảo QCVN 02:2009/BYT và tốt nhất không nên sử dụng nước đã để quá lâu do điều kiện tự nhiên tác động nước để lâu sẽ bị biến đổi chất, dễ bị nhiễm khuẩn.
Dù đã nghiên cứu thiết kế thêm hệ thống lọc nhưng nước thu được từ mô hình chất lượng còn chưa cao, chưa phù hợp với mục đích ăn uống nên để nâng cao chất lượng nước phù hợp với chất lượng nước ăn uống sử dụng ngoài thực tế cần thường xuyên thay lưới thu sương để chất lượng lưới tốt nhất; đầu tư củng cố hệ thống lọc nước tốt hơn với màng lọc làm bằng chất hữu cơ như cellulose, polysulfones, polypropylene, polyvinylidene fluoride (PVDF), bền về cơ học, ổn định về hoá học, chịu nhiệt, chịu oxy hoá. Ngoài ra, để loại bỏ hoàn toàn lượng vi sinh vật trong nướccần đun sôi trước khi sử dụng.
Sau khi kết thúc quá trình nghiên cứu thực hiện thu nước từ sương trong phòng thí nghiệm và xây dựng mô hình thu sương có hệ thống lọc giúp chất lượng nước thu được tốt hơn, nhận thấy còn có sai sót trong quá trình tiến hành thí nghiệm nên các thông số trong nước đem đi phân tích như pH, độ đục, TSS, coliform còn chưa ổn định. Khó khăn trong khi thực hiện đề tài là công đoạn làm sợi đan lưới tốn nhiều thời gian và dễ để bị xót lại phần thân cây dẫn đến hàm lượng coliform tăng cao trong nước thu được. Bên cạnh đó, kinh phí thực hiện đề tài còn hạn hẹp nên không tiến hành thực hiện thí nghiệm với các vật liệu lọc tốt hơn và thử nghiệm thu sương trên sợi khác để so sánh.
Khó khăn khi áp dụng mô hình ngoài thực tế: Vật liệu thu sương là sợi tự nhiên dễ bị ảnh hưởng điều kiện khí hậu (độ ẩm, nhiệt độ, nắng, mưa) dẫn đến chất lượng lưới không bền, hạt nước đọng lại trên lưới làm lưới dễ bị mủn, đứt và chất lượng nước dễ bị nhiễm khuẩn nên cần bảo trì hệ thống thường xuyên. Cần đặt mô hình tại nơi có điều kiện thích hợp như khu vực có sương mù nhiều, liên tục; nơi có ít gió to để giảm tình trạng các hạt sương thu được lại bị bắn ra ngoài lưới và nơi không khí trong lành. Cần xây dựng thiết kế mô hình lọc nước thu sương lớn hơn và vật liệu phùhợp hơn nữa để có thể sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt và ăn uống. Phải phụ thuộc vào thực tế tại các địa phương để xây dựng mô hình có hệ thống lọc và thiết kế lớp lướilọc phù hợp.
Chỉ thu được sương làm nước từ hai phương vuông góc với bề mặt lưới do mô hình không thiết kế dạng quay thiết kế dạng khí động học nên không tự quay quanh trục để thu được nước từ các hướng khác.
Tuy nhiên, khi xây dựng mô hình thu sương ngoài thực tế cần xây dựng mô hình giống với mô hình trong phòng thí nghiệm. Nếu có nguồn kinh phí lớn thì sẽ thiết kế được mô hình có công nghệ lọc tốt nhất có khả năng xử lý hoàn toàn màu, mùi, các chất hữu cơ, các chất cặn bẩn, độc tố, nước cứng. Đặc biệt xử lý hoàn toàn kim loại nặng và các loại vi khuẩn E.coli, Coliform, trực khuẩn mủ xanh,… Nước sau khi lọc đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT. Ngoài ra, có thể nghiên cứu tạo nhiều lớp lưới khiến nước không bị bắn ra ngoài và tăng khả năng thu gom.
Ưu, nhược điểm của mô hình:
- Ưu điểm:
+ Phương pháp thu sương là một phương pháp rẻ tiền và phù hợp với môi trường, nhờ những tấm lưới từ các sợi tự nhiên có thể làm ra nước. Cách này cho phép nhận được một lượng nước khá sạch mà ít tốn kém, ở mức độ kỹ thuật khá đơn giản.
+ Hệ thống lọc nước cơ học trong mô hình có hiệu quả làm sạch nước cao, loại trừ được đến 90-95% cặn bẩn và vi khuẩn có trong nước. Lọc được nước tự nhiên không cần xử lý hóa chất, không đòi hỏi thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản, tách tốt các chất vi sinh hữu cơ, giảm được cacbon hữu cơ hòa tan, tách được các hạt bẩn kích thước rất nhỏ. Có thể lọc được đủ lượng nước đủ nhu cầu dùng cho ăn uống và sinh hoạt.
- Nhược điểm:
+ Mô hình thu sương được sử dụng lưới làm từ sợi tự nhiên nên chất lượng lưới không bền, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.Vật liệu lọc còn đơn giản nên chất lượng nước thu đượcchưa cao, không sử dụng cho mục đích ăn uống.
+ Hiệu suất thấp thu nước được ít trong điều kiện gió yếu; khigió to các hạt nước lại bị bắn ra ngoài nên cần đặt mô hình tại vị trí ít gió, ít ô nhiễm không khí.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Qua nghiên cứu thu sương làm nước từ các sợi tự nhiên ta thấy phương pháp thu sương từ sợi tự nhiên là một phương pháp rẻ tiền và phù hợp với môi trường để tạo ra nước. Phương pháp này giúp thu được một lượng nước tương đối sạch mà ít tốn kém, ở mức độ kỹ thuật khá đơn giảnnhờ những tấm lưới từ các sợi tự nhiên.
Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy khả năng thu sương làm nước của các sợi tự nhiên:
1. Sợi gai có khả năng thu sương làm nước tốt nhất so với sợi đay và sợi dừa là 236,8 ml/24h ở điều kiện nhiệt độ là 20oC và độ ẩm là 98% với kích thướcmắt lưới là 1,5 x 1,5cm, diện tích lưới là 0,033m2.
2. Nước thu sương sau một ngày hoàn toàn có thể sử dụng được cho mục đích sinh hoạt (theo QCVN 02:2009/BYT) nhưng không thể sử dụng được cho nước ăn uống (QCVN 01:2009/BYT), nước thu sương sau 3 và 7 ngày chất lượng nước vượt quá quy chuẩn cho phép không sử dụng được cho sinh hoạt.
3. Đã thiết kế được mô hình thu sương thành nước có hệ thống lọc dùng vật liệu lọc là (cát, sỏi, than hoạt tính) nhằm nâng cao chất lượng nước thu được.
4. Nước thu được từ mô hình có hệ thống lọc sau 1 ngày, 7 ngày, 10 ngày, 15 ngày đều đạt quy chuẩn QCVN 02:2009/BYT phù hợp dùng cho sinh hoạt; tuy nhiên, chất lượng còn chưa cao, chưa sử dụng được cho mục đích ăn uống.
Đây mới chỉ là kết quả nghiên cứu về lưới thu sương nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Cần có những nghiên cứu áp dụng mô hình trong thực tế để đánh giá cụ thể hiệu quả của phương pháp.
2. Kiến nghị
Từ nghiên cứu cho thấy, tôi xin có một số kiến nghị như sau:
Do nghiên cứu chỉ làm trên thí nghiệm nên mô hình thu sương làm nước sạch hoạt động liên tục trong phòng thí nghiệm ở điều kiện độ ẩm cao dẫn đến vật liệu làm lưới là sợi tự nhiên (sợi gai) dễ bị mủn, đứt yêu cầu phải thay lưới liên tục để đảm bảo chất lượng nước trong quá trình thí nghiệm. Tuy nhiên, khi áp dụng mô hình ra ngoài thực tế phải sử dụng mô hình lớn hơn, lưới thu sương cũng có kích thước lớn sẽ bền hơn. Bên cạnh đó, thực tế thì sương chỉ đa phần xuất hiện vào sáng sớm trong ngày sau đó trời nắng ráo nên lưới thu sương chỉ chịu ẩm thời gian ngắn trong ngày rồi khô lại nhờ ánh nắng mặt trời giúp diệt vi khuẩn trên lưới trong quá trình sử dụng. Do đó cần có những nghiên cứu cụ thể ngoài thực nghiệm để đưa ra hệ thống lọc nước phù hợp với từng vùng, từng địa phương.
TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tài liệu trong nước
1. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016), Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia
2. Bộ Tài nguyên và Môi trường - Báo cáo tại Hội thảo ngày nước thế giới năm 2017
3. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam - Các nguồn nước khoáng và nước nóng ở Việt Nam
4. Dư Ngọc Thành (2016), Giáo trình kỹ thuật xử lý nước thải và chất thải rắn, trường đại học nông lâm thái nguyên
5. Dư Ngọc Thành (2016), Giáo trình thực hành công nghệ môi trường,
trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
6. Dương Thị Minh Hòa (2015), Giáo trình quan trắc và phân tích môi trường,trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên.
7. Lê Anh Tuấn, Giáo trình Hệthống tưới tiêu
8. Luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2014
9. Nguyễn Ngọc Nông, Nguyễn Thanh Hải (2014), Giáo trình quản lí môi trường, trường đại học nông lâm Thái Nguyên.
10. Nguyễn Phương Loan (2005) Giáo trình Tài nguyên nước, NXB Đại học quốc gia Hà Nội
11. Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam ( 2014), Luật bảo vệ môi trường.
12. Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (2012), Luật tài nguyên nước.
II. Tài liệu nước ngoài
13. City water supplies - Innovating solutons to meet the rising demand - The urban hub
14. Nasobronchial Allergy and Pulmonary Function Abnormalities Among Coir Workers of Alappuzha
III. Trang Web 15. http://baophapluat.vn/xa-hoi/nha-khoa-hoc-chat-vat-tim-thi-truong-cho- may-loc-nuoc-thuong-hieu-viet-260170.html 16. https://dammediachat.com/threads/quan-li-tai-nguyen-nuoc-de-phat-trien-