TT số phân Thơng
tích Đơn vị
Kết quả phân tích mẫu
nước QCVN 02:2009 /BYT QCVN 01:2009/ BYT Sau 1 ngày Sau 3 ngày Sau 7 ngày I II 1 pH - 7,1 7,2 7,1 6-8,5 6-8,5 6-8,5
2 Mầu Sắc Không mầu Không mầu Hơi
vàng
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 4 BOD5 mg/l 1,12 3,2 7,52 - - - 5 COD mg/l 1,16 4,0 9,4 - - 2 6 Độ đục NTU 1,4 4,0 6,7 5 5 2 7 TSS mg/l 2 4 9,1 - - - 8 Colifor m Vi khuẩn/ 100ml 150 4100 4600 50 150 0
* Biểu đồ hiển thị: 150 4100 4600 0 150 0 1000 2000 3000 4000 5000 Hàm lượng Coliform Vi k hu ẩn /1 00 m l Chỉ tiêu Coliform
Mẫu nước sau 1 ngày Mẫu nước sau 3 ngày Mẫu nước sau 7 ngày
QCVN 01:2009/BYT QCVN 02:2009/BYT
Hình 3.4. Biểu đồ chỉ tiêu Coliform
Hình 3.5. Biểu đồ chỉ tiêu độ đục, COD
- Nhìn vào bảng số liệu và biểu đồ hiển thị ta thấy chất lượng nước sau 1 ngày như sau:
So sánh với QCVN 02:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt:
+ Chỉ tiêu mùi, vị, mầu sắc được đánh giá qua cảm quan thấy khơng có mùi, không vị, không màu - đạt quy chuẩn.
+ Chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn: 6,5≤7,1≤8,5. + Hàm lượng Coliform (150 Vi khuẩn/100ml) nằm trong giới hạn tối đa cho phép II: Áp dụng đối với các hình thức tự khai thác nước của cá
nhân, hộ gia đình.
+ Chỉ tiêu Độ Đục nhỏ hơn giới hạn cho phép của quy chuẩn 3,6 lần.
Từ kết quả trên ta thấy chất lượng nước thu được sau 1 ngày có thể sử dụng làm nước sinh hoạt.
So sánh với QCVN 01:2009/BYT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống:
+ Chỉ tiêu mùi, vị, mầu sắc, pH, độ đục nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn.
+ Hàm lượng COD (<2), BOD, TSS nằm trong giới hạn cho phép - đạt quy chuẩn.
+ Tuy nhiên, quy chuẩn đối với chỉ tiêu Coliform trong nước sử dụng làm nước ăn uống bằng 0, vậy nên hàm lượng Coliform trong nước thu được sau 1 ngày đã vượt quá quy chuẩn cho phép.
Vì vậy, nước thu được sau 1 ngày có chất lượng nước khá tốt nhưng khơng sử dụng được cho mục đích ăn uống do trong nước thu được có chứa vi khuẩn. Từ kết quả trên, nhận thấy rằng thí nghiệm thực hiện trong phịng thí nghiệm với phương pháp tạo sương nhân tạo, nước cấp cho máy phun sương là nước máy nên có thể do nước máy có chứa vi khuẩn nên nước thu được từ sương cịn có vi khuẩn vì khơng có hệ thống lọc.
- Tương tự, qua bảng số liệu ta thấy chất lượng nước sau 3 ngày, 7 ngày có chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn; tuy nhiên chỉ tiêu màu sắc của mẫu nước thu được sau 7 ngày có màu hơi vàng khơng đạt quy chuẩn; hàm lượng độ đục sau 7 ngày đã vượt quá giới hạn cho phép của QCVN 02:2009/BYT 1,4 lần và vượt QCVN 01:2009/BYT 3,4 lần). Kết quả phân tích từ thí nghiệm ta thấy các chỉ tiêu phân tích độ đục, coliform, TSS, BOD, COD trong mẫu nước sau 3,7 ngày có hàm lượng tăng dần.
Hàm lượng Coliform sau 3 ngày đã vượt quá quy chuẩn cho phép của cả hai quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT và QCVN 02:2009/BYT (từ 90 lên đến 4100 vi khuẩn/100ml) cho thấy coliforms chưa thích nghi với nhiệt độ lạnh khi mới đưa vào môi trường này nên khả năng sinh trưởng bị ức chế vào giai đoạn đầu; sau khi thích nghi với mơi trường trong phịng thí nghiệm ở nhiệt độ 20oC, độ ẩm (90-98%) thích hợp phát triển vi sinh vật, vi khuẩn, do trong q trình tiến hành thí nghiệm ở giai đoạn tiệt trùng sợi gai còn chưa triệt để hoặc do tước sợi gai từ thân cây gai cịn để xót phần thịt (xenlulozo) nên khi có mặt của vi sinh vật, vi khuẩn sẽ phân hủy phần xenlulozo đó tạo sự phát triển sinh khối, sinh khối tăng dần qua ngày cho đến khi phân hủy hết lượng xenlulozo đó, đây có thể là lý do hàm lượng coliform trong mẫu nước thu được tăng đột biến sau 3 ngày. Nhìn chung, lượng coliforms ở các mẫu gây nhiễm có xu hướng biến đổi tăng theo thời gian bảo quản ở tất cả các nhiệt độ bảo quản 1, 4, 9, 15 và 19 ± 1C, tăng nhanh hơn ở nhiệt độ càng cao.
Trong khi đó, lưới thu sương là sợi tự nhiện hoạt động liên tục trong điều kiện thí nghiệm trên làm lưới dễ bị mủn dẫn đến hạt sương thu được trên lưới khi vỡ ra kéo theo một phần chất mủn của lưới làm hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS), độ đục trong nước tăng sau nhiều ngày sử dụng.
Tóm lại, chất lượng nước từ lưới thu sương sau 1 ngày đáp ứng giới hạn các tiêu chí chất lượng đối với nước sử dụng cho sinh hoạt thông thường, không bao gồm sử dụng để ăn uống trực tiếp, chế biến thực phẩm tại các cơ sở chế biến. Chất lượng nước thu được sau 3,7 ngày có hàm lượng COD, độ đục, Coliform cao vượt ngưỡng nhiều lần nên không sử dụng được cho nước sinh hoạt và ăn uống. Các sợi tự nhiên sau thời gian sử dụng liên tục với độ ẩm cao là môi trường tốt cho các vi sinh vật phát triển, vì vậy cần có các biện pháp để giảm hàm lượng Coliform trong nước thu sương để đảm bảo quy chuẩn. Để làm giảm hàm lượng coliform ta có thể sử dụng biện pháp khử dung máy trùng
bằng Clo, khử trùng bằng ozone, khử trùng bằng tia cực tím, phương pháp chưng cất nước hoặc lọc nước, sau khi khử coliform bằng về hàm lượng bằng 0 thì nước thu sương sau 1 ngày có thể sử dụng cho nước ăn uống. Bên cạnh đó, để giảm hàm lượng COD, TSS và Coliform, có thể sử dụng các lưới thu sương từ vật liệu trơ như nilon hoặc polypropylene … tuy nhiên, khả năng hút chất ẩm của vật liệu trơ kém hơn so với sử dụng các sợi tự nhiên, quy trình tiến hành đan lưới thu sương phức tạp và tốn kém hơn.
3.3. Nghiên cứu xây dựng mơ 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 thơng số trong nước. Chính vì vậy mơ hình đã được tiến hành thiết kế như hình 3.6.
Việc đưa ra mơ hình trên ta tích hợp được cả hai cơng 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 mơ hình thu sương:
+ Lắp tấm lưới đã đan được vào mơ hình rồi đưa vào trong tủ lạnh. Đặt cốc thủy tinh 400ml dưới mơ 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 dịng 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 sử dụng 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 q 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 ngun tố cacbon ở dạng vơ định hình, một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit. Ngồi carbon thì phần cịn lại thường là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềmvà vụn cát. Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngồi rất lớn nên được ứng dụng như một chất lý tưởng để lọc hút nhiều loại hóa chất. Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngồi 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 hịa các khống chất khó hồn tan trong nước. Than hoạt tính khơng chỉ có tác dụng làm sạch hồn tồn các chất bẩn, các kim loại nặng có ở trong nước mà cịn 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 cơng 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 mơ hình trên, ta thấy:
+ Với các thơng số về độ dày của các vật liệu lọc như trên bởi trong quá trình tiến hành chạy thử nghiệm mơ 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 hịa tan trong nước. Mơ 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.
3.4. Đánh giá chất lượng nước thu được từ mơ hình
Qua tiến hành thí nghiệm, lấy mẫu và phân tích thu được kết quả sau: