3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.3. Nghiên cứu xây dựng mô hình thu sương làm nước sạch
Từ những công nghệ xử lý nước hiện nay và kết quả thu sương làm nước sạch từ các sợi đay, gai, dừa, trong quá trình nghiên cứu đề tài, nhận thấy rằng việc thu sương làm nước từ sợi gai qua ngày đầu tiên cho kết quả tốt và khả quan nhưng từ ngày thứ 3, 7 các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước (đặt biệt là chỉ số Coliform) tăng cao theo ngày. Từ đó, đưa ra giải pháp là đưa vật liệu lọc vào nhằm cải thiện chất lượng nước, cũng như ổn định các thông số trong nước. Chính vì vậy mô hình đã được tiến hành thiết kế như hình 3.6.
Việc đưa ra mô hình trên ta tích hợp được cả hai công đoạn là vừa có thể thu sương nhanh và vừa có thể lọc nhanh trong cùng một khoảng thời gian tiến hành. Sau khi nghiên cứu học hỏi những phương pháp xử lý hiện nay, lựa chọn sử dụng cát, than hoạt tính, sỏi làm nguyên vật liệu chính cho hệ thống lọc, khử trùng vì hai nguyên nhân chính. Một là, việc lọc nước từ các nguyên liệu trên đã được các nhà khoa học kiểm chứng. Hai là, những nguyên vật liệu đó sẵn có trong tự nhiên nên giá thành rẻ, rẻ hơn rất nhiều các loại lõi lọc nước RO được làm công nghiệp, hay máy lọc nước RO gia đình,… Thêm vào đó nữa cách sử dụng nó cũng hết sức đơn giản nhưng tác dụng của cát lọc nước mà nó mang lại là rất lớn.
- Quy trình vận hành làm nước sạch của mô hình thu sương:
+ Lắp tấm lưới đã đan được vào mô hình rồi đưa vào trong tủ lạnh. Đặt cốc thủy tinh 400ml dưới mô hình để chứa nước thu được.
+ Đặt máy phun sương tạo độ ẩm bên dưới tấm lưới và cốc chứa nước rồi phun liên tục trong 24h, theo dõi và bổ sung nước thường xuyên cho máy phun sương để duy trì độ ẩm từ 90%-98% trong tủ BOD.
+ Thu nước từ tấm lưới có kích thước tốt nhất trong điều kiện nhiệt độ 15oC trong tủ lạnh và 20oC trong tủ BOD.
+ Nước sau khi thu sương rơi xuống rãnh chứa nước đổ vào hệ thống lọc đi qua các lớp vật liệu lọc (lớp cát vàng trên cùng, lớp than hoạt tính và lớp sỏi lọc dưới cùng) rồi chảy ra cốc đựng nước sạch. Khi nước chảy qua tầng cát, cát sẽ lọc các cặn bẩn lơ lửng (TSS) có kích thước nhỏ và lớn, xử lý một phần sắt và Mangan (nếu có) trong mẫu nước; rồi thấm qua đến lớp than hoạt tính, Khi dòng nước chảy qua khối than hoạt tính vững chắc, các tạpchất bẩn sẽ bị giữ lại và dòng nước đi qua sạch sẽ. Khối than hoạt tính cũng bảo đảm được sự rắn chắc, độ bền sửdụng cao và tăng hiệu suất của toàn bộ hệ thống lọc, Lọc cơ học vật lý: Giúp loại bỏ các hạt, tạp chất bẩn trong nước khi đi qua lõi lọcnhờ các lỗ nhỏ li ti trong cấu trúc than. Lọc hút bám, bề mặt phân
tử than sẽ thu hút các chất hóa học,tạp chất hòa tan trong nước và giữ chúng nằm lại bên trong lõi lọc. Qua lớp than hoạt tính, nước tiếp tục thấm qua lớp sỏi, lớp sỏi giúp tạo độ rỗng để nước sau lọc dễ dàng chảy qua cốc chứa nước sau lọc, chống bị tắc nghẽn lõi lọc.
- Cấu trúc của các lớp vật liệu lọc
Vật liệu lọc gồm 3 lớp tính từ đáy lên trên:
+ Tầng đầu tiên là sỏi (kích thước nhỏ): tầng sỏi có độ dày khoảng 40mm. Trước khi đưa vào lắp đặt thì sỏi sẽ được rửa sạch và phơi nắng 6 tiếng nhằm khử trùng. Mục đích dùng sỏi trong quá trình lọc nước là do sỏi có kích thước hạt đồng đều, độ bóng hạt cao, độ cứng cao chính vì vậy lớp sỏi là giá đỡ cho các vật lớp vật liệu lọc phía trên và tạo độ rỗng để nước sau lọc dễ dàng chảy vào cốcchứa nước sau lọc.
+ Tầng thứ hai là than hoạt tính: Tỷ lệ dày khoảng 30mm (nằm phía trên lớp sỏi đáy); Than sẽ được rửa kỹ bằng nước sạch trước khi cho vào hệ thống. Than hoạt tínhlà một chất gồm chủ yếu là nguyên tố cacbon ở dạng vô định hình, một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit. Ngoài carbon thì phần còn lại thường là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềmvà vụn cát. Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn nên được ứng dụng như một chất lý tưởng để lọc hútnhiều loại hóa chất. Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn nên được ứng dụng như một chất lý tưởng để lọc hút nhiều loại hóa chất. Lớp than hoạt tính này sẽhấp phụ các chất độc hại, các loại vi sinh vật nguy hiểm và trung hòa các khoáng chất khó hoàn tan trong nước. Than hoạt tính không chỉ có tác dụng làm sạch hoàn toàn các chất bẩn, các kim loại nặng có ở trong nước mà còn có thể khử mùi trong nước.
+ Tầng cuối cùng là cát: Lớp cát sạch nằm phía trên cùng của lớp vật liệu lọc, có độ dày là 30mm. Cát sẽ được xử lý kỹ trước khi lắp vào ngăn lọc bằng cách rửa sạch và phơi nắng khoảng 5 tiếng từ 10 giờ đến 3 giờ chiều
(nắng mạnh nhất) nhằm diệt khuẩn. Cát loại hạt như hạt cation hoặc hạt anion giúp cân bằng các chất có trong nước đồng thời cũng tạo độ ngọt và làm mềm nước khá nhiều. Cát có công dụng lọc các cặn bẩn lơ lửng (TSS) có kích thước nhỏ và lớn, xử lý một phần sắt và Mangan (nếu có) trong mẫu nước thu được.
Sau khi tiến hành thử nghiệm với mô hình trên, ta thấy:
+ Với các thông số về độ dày của các vật liệu lọc như trên bởi trong quá trình tiến hành chạy thử nghiệm mô hình thì tỷ lệ độ dày của các lớp vật liệu này cho kết quả chỉ số là tốt nhất.
+ Việc sắp xếp vật liệu lọc theo thứ tự: 3 tầng, Lớp dưới cùng là sỏi, thứ hai là than hoạt tính, trên cùng là cát là sắp xếp hợp lý. Ba tầng lọc này sẽ tạo độ mịn cho bề mặt lọc; tạo điều kiện tốt để hấp phụ mùi; màu và các loại hóa chất hòa tan trong nước. Mô hình lọc nước là một phương pháp sử dụng khả năng hấp phụ của các loại vật liệu lọc (cát, sỏi, than hoạt tính) khác nhau, nhằm tách các hạt cặn và các chất bẩn, vi sinh vật còn lại trong nước sau khi lắng trong. Đây là quá trình làm trong nước - khử màu nước mang lại hiệu quả cao.