1.2. Các phương pháp thu, tích chứa và xử lý nước mưa trên thế giới và Việt
1.2.3. Phương pháp xử lý làm sạch nước mưa
Làm sạch nước hay xử lý nước mưa để đáp ứng tiêu chuẩn cho các mục đích sử dụng khác nhau. Nếu nước mưa thu được sử dụng cho nguồn nước ăn uống, nước sẽ được bơm từ bể tới hệ thống xử lý nước và sau đó phân phối tới điểm sử dụng. Trong trường hợp nước mưa không được sử dụng cho các mục đích ăn uống, công đoạn xử lý nước có thể không cần thiết. Hệ thống xử lý nước uống thông thường bao gồm: lọc, khử trùng, điều chỉnh pH. Lọc có thể bao gồm nhiều hợp phần: trên cùng một đường (in-line) hoặc nhiều ống nối tiếp (multi-cartridge), carbon hoạt tính, thẩm thấu ngƣợc (RO), lọc nano (nano-filtration), lọc đa vật liệu (mixed media), hoặc lọc cát chậm (slow sand). Khử trùng bao gồm: đun sôi, xử lý hóa chất (clo), tia UV, ozon. Nước mưa dùng cho sinh hoạt được xử lý qua các
Luận văn thạc sĩ Khoa học
30
bước: lắng, lọc, khử trùng. Lọc và khử trùng sẽ được cân nhắc hơn khi nước mưa đƣợc dùng cho mục đích ăn uống.
Phương pháp xử lý vi sinh vật trong nước mưa
Nước mưa sau khi được thu có thể chứa đựng nhiều vi sinh vật gây bệnh.
Mặc dù nước mưa thu từ hệ thống mái thu ít nhiễm bẩn vi sinh vật hơn các loại mái thu khác, nhưng chúng ta vẫn cần xử lý loại nước này như các dạng nước nhiễu bẩn cao. Xử lý ở mức độ này để đảm bảo rằng nước sử dụng trong các gia đình được bảo vệ khỏi các vi sinh vật gây bệnh.
Việc loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh đƣợc thực hiện bằng cách lọc qua vật liệu lọc có kích thước màng nhỏ hoặc sử dụng hóa chất diệt khuẩn. Mỗi vùng có một yêu cầu khác nhau về chỉ tiêu vi sinh vật đối với hệ thống nước công cộng sử dụng nước mưa cũng như các nguồn nước khác. Tại Việt Nam có hai tiêu chuẩn áp dụng cho nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT và nước sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT. Sẽ là khó khăn để thiết kết một hệ thống đơn có thể bảo vệ một cách toàn diện khỏi các vi sinh vật gây bệnh. Mặc dù, một hệ thống lọc hoặc một hệ thống khử trùng có thể bảo vệ nguồn nước khỏi các vi sinh vật gây bệnh, chúng ta nên kết hợp hai hệ thống lọc và khử khuẩn để tạo ra hai hàng rào ngăn cản và bảo vệ khỏi các dịch bệnh từ nguồn nước.
a. Công nghệ lọc
Có thể sử dụng nhiều công nghệ lọc để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trong nước đã thu đƣợc. Một số loại lọc chỉ loại bỏ đƣợc các hạt cỡ lớn, nhƣ các loài ký sinh trùng, công nghệ khác có thể loại bỏ được những hạt có kích thước rất nhỏ như virut.
Nếu sử dụng khử trùng bằng tia UV liều lƣợng cao, có thể không cần thiết phải sử dụng phương pháp lọc. Tuy nhiên, phải sử dụng một màng lọc được lắp đặt phía trước để loại bỏ những hạt rắn, bởi vì tia UV không thể diệt được những vi sinh vật gây bệnh bị che khuất bởi những hạt rắn. Khử trùng bằng tia UV đạt hiệu quả cao nhất khi kết hợp với một màng lọc hoặc cột lọc có kích cỡ lỗ từ 3-5 microns hoặc nhỏ hơn [20].
Luận văn thạc sĩ Khoa học
31
Bảng 10. Công nghệ lọc và các dạng vi sinh vật có thể bị loại bỏ Hệ thống lọc Các dạng vi sinh vật bị loại bỏ
Các dạng túi lọc Các ký sinh trùng (Crytosporidium, Giardia, Toxoplasma)
Các dạng cột lọc Các ký sinh trùng
Màng lọc micro Các ký sinh trùng, hầu hết các vi khuẩn Màng siêu lọc Các ký sinh trùng, vi khuẩn, một số vi rút Màng lọc cỡ nano Các ký sinh trùng, vi khuẩn, vi rút
Nguồn: [20]
b. Công nghệ khử khuẩn
Mặc dù có rất nhiều công nghệ khử trùng, nhƣng công nghệ khử khuẩn dùng chlorine và dùng tia UV là phổ biến hơn đối với quy mô hộ gia đình. Việc kết hợp sử dụng cả khử khuẩn bằng UV và bằng chlorine sẽ có một số lợi ích sau:
- Tia UV rất có hiệu quả đối với Crytosporidium, nhƣng để tiêu diệt một số vi rút thì đòi hỏi ở liều lƣợng cao. Hơn nữa, khử khuẩn bằng tia UV không duy trì đƣợc tác dụng sau khi tiếp xúc.
- Dùng chlorine tự do rất hiệu quả đối với vi rút nhƣng không hiệu quả đối với Cryptosporidium. Thêm vào đó, dùng chlorine tự do sẽ vẫn duy trì đƣợc khả năng khử khuẩn trong hệ thống bơm và đường ống.
Bảng 11. Liều lƣợng tia UV cần thiết để bất hoạt Cryptosporidium, Giardia, Virus Mức độ bất hoạt đạt đƣợc Liều lƣợng tia UV (mJ/cm2) đối với các tác nhân
gây bệnh
Log Phần trăm (%) Cryptosporidium Giardia Virus
0,5 67 1,6 1,5 39
1,0 90 2,5 2,1 58
1,5 96,7 3,9 3,0 79
2,0 99 5,8 5,2 100
2,5 99,67 8,5 7,7 121
3,0 99,9 12 11 143
3,5 99,97 15 15 163
4,0 99,99 22 22 186
Nguồn: [20]
Luận văn thạc sĩ Khoa học
32
Bảng 12. Thời gian cần thiết để chlorine có tác dụng đối với Cryptosporidium, Giardia, Virus (nồng độ chlorine tự do = 1,0 mg/L; pH = 7,0, nhiệt độ =200C) Mức độ bất hoạt đạt đƣợc Thời gian tiếp xúc cần thiết (phút) của chlorine đối
với các vi sinh vật gây bệnh
Log Phần trăm (%) Cryptosporidium Giardia Virus
0,5 67
Không có tác dụng
9 0,25
1,0 90 19 0,5
1,5 96,7 28 0,75
2,0 99 37 1
2,5 99,67 47 1,5
3,0 99,9 56 2
3,5 99,97 65 2,5
4,0 99,99 75 3
Nguồn: [20]
Khử trùng bằngchlorine có hiệu quả đối với một số nguồn vi sinh vật gây bệnh này và ít có hiệu quả đối với một số nguồn gây bệnh khác. Tuy nhiên, sự khác nhau của phương pháp khử trùng bằng tia UV và chlorine ở một số điểm sau:
- Chlorine có hiệu quả đối với vi rút hơn là đối với ký sinh trùng, trong khi tia UV có hiệu quả đối với ký sinh trùng hơn là vi rút.
- Tia UV có khả năng bất hoạt các nguồn vi sinh vật gây bệnh trong một vài phần mười của giây, trong khi chlorine cần một vài phút để có tác dụng.
- Khử trùng bằng UV chỉ có hiệu quả ở nước trong, chlorine có thể khử trùng đối với cả nước đục.
- Hiệu quả khử trùng của UV không bị ảnh hưởng bởi pH và nhiệt độ của nước, hiệu quả khử trùng của chlorine sẽ bị ảnh hưởng bởi pH, nhiệt độ của nước và nồng độ chlorine trong nước.
Bảng 13. Hiệu quả bất hoạt Giardia ở nồng độ 3-log (99,9%) đối với sự thay đổi pH, nhiệt độ, nồng độ chlorine tự do
Nhiệt độ của nước
(0C) pH của nước
Thời gian tiếp xúc cần thiết (phút) của chlorine tự do ở các nồng độ
1,0 mg/L 2,0 mg/L
25 6,5 31 17,5
8,0 54 30,5
5 6,5 125 69
8,0 216 121,5
Nguồn:[20]
Luận văn thạc sĩ Khoa học
33
Xử lý pH của nước mưa
Nước mưa có tính acid nhẹ, chứa rất ít khoáng và có thể có tính ăn mòn cao.
Các thiết bị bằng nhựa không bị ảnh hưởng bởi sự ăn mòn này. Nếu các thiết bị sử dụng trong hệ thống thu và lưu chứa nước mưa đều bằng nhựa thì việc xử lý sự ăn mòn này sẽ không cần thực hiện ngay. Tuy nhiên, xử lý tính ăn mòn của nước mưa sẽ rất quan trọng nếu hệ thống đường ống hoặc thiết bị tiếp xúc với nước bằng đồng và các vật liệu dễ bị ăn mòn khác, vật liệu này khi bị ăn mòn sẽ tạo ra các vị trí rò rỉ nước. Có một vài cách mà có thể sử dụng để quản lý sự ăn mòn này là thêm sodium bicarbonate vào bể chứa nước mưa và cho nước mưa chảy qua lớp lọc bằng các hạt đá vôi (calcium carbonate) hoặc calcium oxide, hoặc sodium carbonate. Nước mưa sau khi chảy qua lớp lọc, nó sẽ hòa tan một phần đá vôi và làm pH tăng, và giảm sự ăn mòn thiết bị. Khi sử dụng lớp lọc đá vôi kết hợp với dùng tia UV khử trùng nên đặt lớp lọc này sau đèn UV. Nếu trường hợp đặt lớp lọc đá vôi trước đèn UV, các khoáng trong đá vôi, ví dụ calcium, khi bị hòa tan sẽ lắng đọng và làm cản trở tia UV, hiệu quả khử trùng giảm xuống.
Xử lý VOCs/SOCs trong nước mưa
Nước mưa có thể có một lượng nhỏ hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) hoặc hợp chất hữu cơ nhân tạo (SOCs). Để xử lý các hợp chất có thể có này, chúng ta có thể lắp đặt thêm một lớp lọc than hoạt tính có tác dụng hấp phụ các hợp chất VOCs và SOCs này.
Luận văn thạc sĩ Khoa học
34