nghiên cứu hiệu suất xử lý nước sông và nước ngầm bằng cột lọc cát cải tiến qui mô hộ gia đình tại quận cái răng, tp cần thơ

Theo số liệu thống kê của Cục Y tế dự phòng Việt Nam – Bộ Y Tế, toàn quốc chỉ có 20 – 30% dân số được sử dụng nước sạch, trung bình toàn quốc có 12% hộ gia đình sử dụng nguồn nước bề mặt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

  

NGUYỄN HOÀNG LÂM

Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Khoa Học Môi Trường

NGHIÊN CỨU HIỆU SUẤT XỬ LÝ

NƯỚC SÔNG VÀ NƯỚC NGẦM BẰNG CỘT LỌC CÁT CẢI TIẾN QUI MÔ HỘ GIA ĐÌNH TẠI QUẬN CÁI RĂNG, TP CẦN THƠ

Cán bộ hướng dẫn

NGUYỄN THỊ NHƯ NGỌC ĐINH DIỆP ANH TUẤN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

  

NGUYỄN HOÀNG LÂM

Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Khoa Học Môi Trường

NGHIÊN CỨU HIỆU SUẤT XỬ LÝ

NƯỚC SÔNG VÀ NƯỚC NGẦM BẰNG CỘT LỌC CÁT CẢI TIẾN QUI MÔ HỘ GIA ĐÌNH TẠI QUẬN CÁI RĂNG, TP CẦN THƠ

Cán bộ hướng dẫn

NGUYỄN THỊ NHƯ NGỌC ĐINH DIỆP ANH TUẤN

PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG

Luận văn kèm theo đây, với tựa đề “Nghiên cứu hiệu suất xử lý nước sông

và nước ngầm bằng cột lọc cát cải tiến qui mô hộ gia đình tại quận Cái Răng,

TP Cần Thơ”do Nguyễn Hoàng Lâm thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua

Thành viên của hội đồng

Ths Nguyễn Thị Như Ngọc

- Trước hết là lòng biết ơn sâu sắc đối với cha mẹ và chị hai đã tạo mọi điều kiện tốt nhất và động viên tôi trong suốt quá trình học tập

- Cô Nguyễn Thị Như Ngọc, thầy Đinh Diệp Anh Tuấn đã tận tâm hướng dẫn truyền đạt những kinh nghiệm quý báu, cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp

- Chân thành cám ơn Ban chủ nhiệm dự án “Thích ứng biến đổi Khí hậu thông qua phát triển đô thị bền vững” (do tổ chức CSIRO, Úc tài trợ) đã hỗ trợ kinh phí cho tôi thực hiện đề tài

- Cuối cùng, xin cám ơn các bạn trong lớp Khoa học Môi trường K36, Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên đã hỗ trợ tôi trong thời gian thực hiện luận văn

Tôi chân thành cám ơn!

Nguyễn Hoàng Lâm

TÓM LƯỢC

Nước sạch ở nông thôn đang là vấn đề hết sức cấp thiết Hiện nay, tình trạng thiếu nước sinh hoạt ngày càng trở nên trầm trọng Nhiều địa phương, người dân phải sử dụng nước ao hồ, sông suối và nước bị nhiễm bẩn để dùng Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu hiệu suất xử lý nước sông và nước ngầm bằng cột lọc cát quy mô

hộ gia đình tại quận Cái Răng, thành phố Cần Thơ” được thực hiện nhằm tìm ra phương pháp lọc nước đơn giản với chất lượng nước sau lọc đạt chất lượng theo QCVN 02:2009/BYT

Đề tài đã được thực hiện từ ngày 24/8/2013- 25/11/2013 Đề tài tiến hành thiết kế hệ thống cột lọc cát, xác định được lưu lượng nạp tối ưu của hệ thống; vận hành hệ thống để xác định hiệu suất xử lý nước của hệ thống

Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy lưu lượng nạp tối ưu của cột lọc từ 0.5 – 0.7 lít/phút và chất lượng nước cột lọc có khác biệt đối với đầu vào và đầu ra

(p<0.05), thể hiện rõ nhất là các chỉ tiêu độ đục, chất rắn lơ lửng (SS), vi khuẩn E

coli và Coliform Hiệu suất xử lý của cột lọc đạt cao nhất 100% đối với chỉ tiêu vi

khuẩn E coli và tổng coliform Tuy một số chỉ tiêu hóa học như NO3-, độ cứng,… không đạt hiệu suất xử lý cao, nhưng chất lượng nước sau xử lý vẫn đạt QCVN 02:2009/BYT quy định về chất lượng nước sinh hoạt Ngoài ra, có một số chỉ tiêu

tổng chất rắn hòa tan (TDS), vi khuẩn E coli, Coliform, NH4+, NO2-, NO3-, PO43- độ cứng, nhôm, đồng, kẽm) đạt QCVN 01:2009/BYT quy định về chất lượng nước ăn uống

Kết quả thống kê nhận thấy hiệu suất xử lý giữa ba cột lọc: cột lọc cát – liên tục, cột lọc cát có than hoạt tính – liên tục và cột lọc đối chứng (cát – không liên tục) không có sự khác biệt (p>0.05) Tuy nhiên hiệu suất xử lý giữa hai cột lọc thí nghiệm (cột lọc cát – liên tục, cột lọc cát có than hoạt tính – liên tục) có ý nghĩa khác biệt (p<0.05) vì cột lọc có thêm than hoạt tính đạt hiệu suất xử lý cao hơn

Từ khóa: biosand, cột lọc, nước sông, nước ngầm

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM TẠ iii

TÓM LƯỢC iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT vii

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH vii

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Tầm quan trọng của nước sạch đối với đời sống con người 3

2.2 Tình hình sử dụng nước sạch 3

2.2.1 Trên thế giới 3

2.2.2 Ở Việt Nam 4

2.3 Một số bệnh liên quan đến nước 5

2.4 Sơ lược về xử lý nước uống 6

2.5 Tổng quan về các nguồn nước ở Việt Nam 7

2.5.1 Nước mặt 7

2.5.2 Nước ngầm 7

2.5.3 Một số điểm khác nhau giữa nước mặt và nước ngầm 8

2.6 Một số chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng nước 8

2.6.1 pH 8

2.6.2 Độ đục 9

2.6.3 Chất rắn 9

2.6.4 PO43- 9

2.6.5 NH4+ 10

2.6.6 NO2- 10

2.6.7 NO3- 11

2.6.8 Sắt tổng 12

2.6.9 Nhôm 12

2.6.10 Kẽm 13

2.6.11 Đồng 15

2.6.12 Độ cứng 15

2.6.13 Vi khuẩn E coli 16

2.6.14 Tổng Coliform 16

2.7 Sơ lược về bộ lọc chậm 17

2.7.1 Cấu tạo 17

2.7.2 Nguyên tắc hoạt động 17

2.7.3 Ưu – nhược điểm 17

2.7.4 Áp dụng 17

2.7.5 Rửa bể lọc chậm 18

2.8 Sơ lược về bình lọc cát sinh học 18

2.8.1 Nguyên tắc hoạt động 18

2.8.2 Cấu tạo 18

2.8.3 Vận hành 18

2.8.4 Bảo trì 19

2.9 Khái quát về vật liệu lọc 20

2.9.1 Than hoạt tính 20

2.9.2 Sỏi – cát lọc 22

2.9.3 Vi sinh vật (Schmutzdecke) 22

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 24

3.2 Phương tiện nghiên cứu 24

3.2.1 Mô hình thí nghiệm 24

3.2.2 Dự toán kinh phí lắp đặt hệ thống 26

3.2.3 Phương tiện thực hiện phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước 27

3.3 Phương pháp nghiên cứu 27

3.3.1 Các bước thực hiện thí nghiệm 27

3.3.2 Phương pháp thu và bảo quản mẫu 27

3.3.3 Phương pháp phân tích mẫu 28

3.3.5 Phương pháp tính toán và xử lý số liệu 29

3.3.6 Xử lý số liệu 30

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Xác định lưu lượng vận hành tối ưu 31

4.1.1 pH 31

4.1.2 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) 32

4.1.3 Độ đục và chất rắn lơ lửng (SS) 33

4.1.4 Chỉ tiêu vi sinh 34

4.1.5 Lưu lượng vận hành tối ưu 35

4.2 Hiệu suất xử lý của hệ thống 35

4.2.1 Đặc điểm cột lọc 35

4.2.2 Nguồn nước mặt 35

4.2.3 Nguồn nước ngầm 46

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Liên bang Úc

Quỹ nhi đồng Liên hiệp quốc

Tổ chức sức khỏe thế giới

DANH SÁCH BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Một số điểm khác nhau giữa nước mặt và nước ngầm 8

Bảng 2.2: Quy định về hàm lượng nitrite và nitrate trong nước của một số quốc gia và tổ chức 11

Bảng 2.3: Phân loại hạt cát theo kích thước 22

Bảng 3.1: Giá thành các vật liệu trong quá trình thiết kế hệ thống 26

Bảng 3.2: Phương pháp bảo quản mẫu 28

Bảng 3.3: Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu 29

Bảng 4.1: Lượng nước thu được đối với các mức lưu lượng nạp 31

DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 3.1: Mô hình cột lọc cát 25

Hình 4.1: Giá trị pH của các mức lưu lượng nạp đầu vào và đầu ra của hệ thống 31

Hình 4.2: Hàm lượng TDS của các mức lưu lượng nạp 32

Hình 4.3: Giá trị độ đục của các mức lưu lượng nạp 33

Hình 4.4: Hàm lượng SS của các mức lưu lượng nạp 33

Hình 4.5: Số lượng vi khuẩn E coli của các mức lưu lượng nạp 34

Hình 4.6: Số lượng tổng coliform của các mức lưu lượng nạp 34

Hình 4.7:Giá trị pH của nước mặt trước và sau xử lý của các cột lọc 36

Hình 4.8: Giá trị độ đục của nước mặt đầu vào 37

Hình 4.9: Giá trị độ đục của nước mặt đầu ra của các cột lọc 37 Hình 4.10: Hàm lượng chất rắn hòa tan (SS) của nước mặt đầu vào 38 Hình 4.11: Hàm lượng chất rắn hòa tan (SS) của nước mặt đầu ra của các cột lọc 38 Hình 4.12: Hàm lượng tổng chất rắn hòa tan (TDS) của nước mặt trước và sau xử lý

của các cột lọc……… 39 Hình 4.13: Hàm lượng NH4+ của nước mặt trước và sau xử lý của các cột lọc 40 Hình 4.14: Hàm lượng NO2- của nước mặt trước và sau xử lý của các cột lọc 41 Hình 4.15: Hàm lượng nitrate của nước mặt trước và sau xử lý của các cột lọc 42 Hình 4.16: Hàm lượng photphate của nước mặt trước và sau xử lý của các cột lọc 43

Hình 4.17: Số lượng vi khuẩn E coli của nước mặt giữa đầu vào và đầu ra của các

cột lọc……… 44 Hình 4.18: Số lượng Coliform của nước mặt trước và sau xử lý của các cột lọc 45 Hình 4.19: Giá trị pH của nước ngầm trước và sau xử lý của các cột lọc 46 Hình 4.20: Giá trị độ đục của nước ngầm trước và sau xử lý của các cột lọc 47 Hình 4.21: Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) trong nước ngầm trước và sau xử lý

của các cột lọc……… 48 Hình 4.22: Hàm lượng tổng chất rắn hòa tan (TDS) của nước ngầm trước và sau

xử lý của các cột lọc 49 Hình 4.23: Hàm lượng độ cứng trong nước ngầm trước và sau xử lý của cả các cột

lọc 50 Hình 4.24: Hàm lượng sắt của nước ngầm trước và sau xử lý của các cột lọc 51 Hình 4.25: Hàm lượng đồng trong nước ngầm trước và sau xử lý của cả ba cột lọc 52 Hình 4.26: Hàm lượng kẽm trong nước ngầm trước và sau xử lý của các cột

lọc 53 Hình 4.27: Số lượng Coliform của nước ngầm trước và sau xử lý của các cột lọc 54

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

Nước ngọt là yếu tố không thể thiếu được trong sự phát triển kinh tế xã hội của mỗi quốc gia Theo sự phát triển của nền văn minh nhân loại thì nhu cầu về nước ngọt của con người trong sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, thủy sản ngày càng tăng Bên cạnh đó sự gia tăng dân số làm cho nhu cầu về nước ngày càng tăng Trong hoạt động nông nghiệp, nhu cầu về nước tăng nhanh, mỗi ha cần trung bình 14 – 18m3 nước ngọt Trong công nghiệp, sự tăng nhanh của một số nhà máy, xí nghiệp và tăng năng suất thì nhu cầu về nước tăng rất nhanh, để sản xuất 1 tấn nhựa cần 500m3, 1 tấn dầu cần 16m3

(Trần Sỹ Nam, 2011)

Theo báo cáo của Văn phòng thường trực quốc gia về vệ sinh và môi trường nước sạch (2010), hiện tỷ lệ dân nông thôn được sử dụng nước có kiểm soát tăng từ 32% năm 1998 lên 79% năm 2009 Tuy nhiên, chỉ có 40% dân số nông thôn được

sử dụng nước sạch đạt quy chuẩn quốc gia do Bộ Y tế ban hành Trước tình trạng chung của cả nước là vùng nông thôn thiếu nước sạch trong sinh hoạt, ăn uống và thành phố Cần Thơ cũng không ngoại lệ nên đang cần có nhiều biện pháp khắc phục

Hiện trạng cấp nước ở nông thôn hiện nay chủ yếu là do người dân tự cấp nước sinh hoạt, họ sử dụng đủ loại nguồn nước: ao, kênh, sông, nước ngầm, nước mưa,… Nhưng hầu hết các nguồn nước đó đều bị ô nhiễm do tập quán canh tác nông nghiệp, chăn thả gia súc, gia cầm, sử dụng các loại thuốc trừ sâu, thuốc kích thích tăng trưởng, chất thải sinh hoạt,… Do đó, cần tạo điều kiện cho người dân nghèo được tiếp cận với nguồn nước sạch là hết sức cần thiết

Trong nhiều năm qua, Chính phủ Việt Nam và các tổ chức quốc tế, các tổ chức phi chính phủ đã và đang hỗ trợ để phát triển ngành nước nói chung và lĩnh vực nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn nói riêng, đến nay việc xử lý nước

và trữ nước hộ gia đình đã có nhiều cải thiện đáng kể Tuy nhiên mỗi vùng có nguồn nước khác nhau nên việc xử lý bảo đảm cho người dân sử dụng cũng khác nhau Vì vậy cần phải có những biện pháp xử lý, trữ nước cụ thể theo thực trạng nguồn nước, góp phần cải thiện nguồn nước sinh hoạt cho người dân vùng nông thôn, đồng thời nâng cao sức khỏe cho người dân

Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Liên bang Úc (CSIRO) đã hỗ trợ kinh phí trong việc xây dựng, lắp đặt bình lọc nước – cát sinh học với qui mô hộ gia đình Đã có nhiều nghiên cứu về hệ thống lọc nước kiểu này, nhưng trên thực tế

hệ thống lọc nước cát sinh học vẫn còn nhiều nhược điểm và có ít báo cáo đánh giá khả năng lọc nước của bình lọc đối với từng loại nước ở từng vùng Do vậy, đề tài

“Nghiên cứu hiệu suất xử lý nước sông và nước ngầm bằng cột lọc cát cải tiến qui

mô hộ gia đình tại quận Cái Răng, TP Cần Thơ” được thực hiện

Mục tiêu cụ thể của đề tài: đánh giá hiệu suất xử lý của bình lọc đối với nước mặt và nước ngầm ở quận Cái Răng, thành phố Cần Thơ nhằm nhân rộng mô hình cung cấp nước sạch cho nhiều người dân nghèo ở đồng bằng sông Cửu Long

Để đạt được các mục tiêu trên các nội dung sau sẽ được thực hiện:

- Thiết kế và lắp đặt hệ thống lọc nước hộ gia đình

- Tiến hành vận hành cột lọc để chọn lưu lượng nạp tối ưu

- Thu mẫu nước mặt trước và sau xử lý bởi cột lọc, phân tích một số chỉ tiêu

pH, độ đục, tổng chất rắn hòa tan (TDS), chất rắn lơ lửng (SS), NH4+, NO2-, NO3-,

PO43+, vi khuẩn E coli, tổng Coliform

- Thu mẫu nước ngầm trước và sau xử lý bởi cột lọc, phân tích một số chỉ tiêu pH, độ đục, tổng chất rắn hòa tan (TDS), độ cứng, sắt tổng, nhôm, đồng, kẽm,

vi khuẩn E coli, tổng Coliform

- Đánh giá hiệu suất xử lý của cột lọc nước hộ gia đình tại vùng khảo sát

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tầm quan trọng của nước sạch đối với đời sống con người

Nước là nhu cầu không thể thiếu đối với đời sống của con người Không có nước, cuộc sống trên Trái đất không tồn tại Nhưng tại nhiều quốc gia trên thế giới, người dân phải sống trong những vùng hiếm nước hoặc những vùng có nguồn nước

bị ô nhiễm nên rất nguy hiểm cho sức khỏe của con người Đối với nhu cầu bữa ăn

và nước uống hàng ngày của một người chỉ cần vài lít là đủ Song để cung cấp lượng nước an toàn, đủ và sẵn ở những vùng sâu, vùng xa, vùng dân tộc thiểu số còn gặp rất nhiều khó khăn

Nước uống an toàn là một vấn đề quan trọng trong việc kiểm soát nhiều loại bệnh tật Người ta đã đánh giá tới 80% các loại bệnh về đường ruột trên thế giới là

do nguồn nước nhiễm bẩn gây ra Một khi đã uống nước nhiễm bẩn, các tác nhân gây bệnh sẽ xâm nhập vào và nhiễm bệnh Việc kiểm soát các bệnh này đòi hỏi phải

cải thiện chất lượng nước (Nguyễn Duy Thiện, 2000)

Nhu cầu sử dụng nước ăn uống:

- Người lớn trung bình cần uống 2L nước/ngày

- Người trung bình cần uống 1.5L nước/ngày

tệ hơn do chính phủ chưa ý thức được vấn đề nước sạch và chưa hành động để bảo

vệ nguồn nước sạch (WHO, 2000)

Báo cáo về nguồn nước nhân Ngày nước thế giới (22/3) hàng năm cho biết

có khoảng 16% dân số thế giới không được dùng nước sạch, 49% dân số thế giới không được hưởng các điều kiện vệ sinh tối thiểu, trong đó, 50% sống ở Trung Quốc và Ấn Độ; nhiều khu vực trên thế giới có tới 40% nguồn nước bị lãng phí,

hoặc bị khai thác bừa bãi, gây ô nhiễm (Trung tâm thông tin khoa học và công nghệ

quốc gia, 2006)

2.2.2 Ở Việt Nam

Tính đến cuối năm 2005, trên địa bàn cả nước có khoảng 62% dân số nông thôn được cấp nước sinh hoạt; khoảng 50% số hộ gia đình có nhà tiêu hợp vệ sinh, nhiều chuồng trại chăn nuôi được cải tạo và xây mới đảm bảo quản lý chất thải; khoảng 70% tổng số trường học, nhà trẻ, lớp mẫu giáo, 58% tổng số trạm xá, 17% tổng số chợ ở khu vực nông thôn được cung cấp nước sạch và có công trình vệ sinh hợp tiêu chuẩn

Để tăng nhanh tỷ lệ dân cư nông thôn được sử dụng nước sạch và số hộ gia đình có nhà tiêu hợp vệ sinh, thực hiện mục tiêu cải thiện đời sống và sức khỏe của người dân nông thôn, nhằm góp phần cải thiện công cuộc xóa đói giảm nghèo và từng bước thực hiện công nghiệp hóa nông thôn, từ năm 1999, Việt Nam đã triển khai thực hiện Chương trình mục tiêu quốc gia nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn giai đoạn 1999 – 2005 theo quyết định số 237/1998/QĐ-TTG, ngày 03 tháng 12 năm 1998 của Thủ tướng Chính phủ, chương trình mục tiêu quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường (2005) Qua nhiều năm thực hiện với sự tham gia của nhiều Bộ, Ngành ở Trung Ương và nỗ lực phấn đấu của 64 tỉnh, thành phố trong cả nước, đến nay các mục tiêu chính của Chương trình đề ra đều đã cơ bản hoàn thành

Theo số liệu thống kê của Cục Y tế dự phòng Việt Nam – Bộ Y Tế, toàn quốc chỉ có 20 – 30% dân số được sử dụng nước sạch, trung bình toàn quốc có 12%

hộ gia đình sử dụng nguồn nước bề mặt không được đảm bảo vệ sinh làm nước ăn uống và sinh hoạt Tỷ lệ này có sự chênh lệch rất lớn giữa các vùng: đồng bằng sông Cửu Long có từ 42 – 47% số dân nông thôn không bảo đảm nước ăn uống hàng ngày, cao nhất là Đồng Tháp, Vĩnh Long và An Giang với tỷ lệ tương ứng là 88%, 81%, 70% (Bộ Y Tế, 2002) Hơn 80% hộ gia đình ở nông thôn Việt Nam, tức

là khoảng 50 triệu người, trong đó có 18 triệu trẻ em không được sử dụng nhà vệ sinh đạt tiêu chuẩn Số này cao hơn so với cộng đồng dân tộc thiểu số và các vùng sâu, vùng xa Cụ thể 87% cộng đồng dân cư thuộc các dân tộc thiểu số khôn được tiếp cận với nước sạch, 10% trẻ em ở nội thành chưa được tiếp cận với các phương tiện vệ sinh so với 40% ở khu nông thôn (UNICEF, 2008)

Theo điều tra chất lượng nước sinh hoạt nông thôn các tỉnh miền Nam (Tiền Giang, An Giang, Tây Ninh, Bà Rịa – Vũng Tàu) của Viện vệ sinh Y Tế cộng đồng thành phố Hồ Chí Minh năm 2006, tỷ lệ người dân tiếp cận với nước máy cao nhất

ở tỉnh An Giang 45,37%, thấp nhất là tỉnh Tây Ninh chỉ có 9,13%, tỷ lệ người dân

sử dụng nước ngầm ở Đông Nam Bộ là 72,5% cao hơn so với đồng bằng sông Cửu Long là 7,9%, khu vực Đồng bằng sông Cửu Long có tỷ lệ đạt Coliform tổng số tính trung bình 72,5% thấp hơn so với vùng Đông Nam Bộ là 90,4% Yếu tố ảnh hưởng đến nước ngầm là nhà tiêu và nguồn gây ô nhiễm gần giếng (94,3% và 46,5%) Các nguy cơ đối với nước mặt có tần suất xuất hiện cao là không có rào ngăn gia súc và gần nguồn gây ô nhiễm (78,8% và 96,3%) (Nguyễn Xuân Mai và

ctv, 2006)

2.3 Một số bệnh liên quan đến nước

Nước là môi trường truyền bệnh, đặc biệt là bệnh đường tiêu hóa với các dịch bệnh lớn như dịch tả, thương hàn Năm 1990, WHO thông báo 50% số bệnh nhân phải nhập viện trên thế giới với các bệnh có liên quan đến nước và 25.000 người chết hàng ngày do các bệnh này

Theo báo cáo của UNICEF, hàng năm tại các nước đang phát triển có khoảng

14 triệu trẻ em dưới 5 tuổi bị chết, hơn 3 triệu trẻ em bị tàn tật do hậu quả của nước nhiễm bẩn, của điều kiện vệ sinh kém và ô nhiễm môi trường Theo WHO, ở các nước đang phát triển có khoảng 340 triệu trẻ em dưới 5 tuổi bị tiêu chảy với khoảng

1 tỷ lượt/năm Những thống kê nghiên cứu gần đây cho thấy khoảng 750 triệu trẻ

em dưới 5 tuổi ở châu Á, châu Phi, Mỹ la tinh đã bị tiêu chảy cấp trong 1 năm và khoảng 3-6 triệu trẻ ở độ tuổi đó bị chết hàng năm, 80% chết trong 2 năm đầu bị ra đời (WHO, UNICEF, 2008) Nguyên nhân là do suy dinh dưỡng, thiếu sữa mẹ, do thiếu nước hoặc nước không sạch, bị nhiễm phân Ở các nước đang phát triển có đến 80% các bệnh liên quan đến nước, chủ yếu là bệnh: tiêu chảy, thương hàn, giun sán, viêm gan A,… nguyên nhân chủ yếu là do bị nhiễm bẩn từ các chất hữu cơ và

vi sinh vật, qua đó đã tác động trực tiếp đến sức khỏe con người, đặc biệt là người già và trẻ em Tình trạng nhiễm giun đường ruột rất phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới, đặc biệt là các nước có nền kinh tế nông nghiệp lạc hậu, trình độ văn hóa và vệ sinh kém thì tỉ lệ nhiễm giun lại càng cao hơn

Ở Việt Nam, nước không sạch là nguyên nhân gây ra các bệnh đường tiêu hóa Năm 2006 có 16.304 ca tiêu chảy; năm 2007 tăng lên 19.682 ca (Báo cáo trung tâm Y tế dự phòng thành phố Cần Thơ, 2007) Bên cạnh đó, một loại bệnh nguy hiểm khác là bệnh dịch tả cũng có nguồn gốc từ ô nhiễm nước: năm 1993 dịch tả xảy ra ở 21 tỉnh, thành phố với 3.460 người mắc bệnh; năm 1995, 29 tỉnh thành phố báo cáo có 6.088 bệnh nhân mắc bệnh tả; năm 1999 cả nước có 630 trường hợp mắc bệnh tả ở 19 thành phố; năm 2000 có 176 trường hợp mắc bệnh, 2 trường hợp tử vong; năm 2002 có 321 người mắc bệnh; năm 2003 có 342 trường hợp mắc bệnh, năm 2004 có 67 trường hợp mắc bệnh, năm 2007 có 1991 trường hợp mắc tiêu chảy

cấp nguy hiểm trong đó có 295 trường hợp dương tính với phẩy khuẩn tả (Bộ Y Tế,

2007)

Việc người dân được cung cấp nước với chất lượng an toàn có một ý nghĩa quan trọng, giúp giảm bớt 25 trường hợp ca tiêu chảy, qua đó giúp giảm từ 16 – 30% số trường hợp nhiễm giun ở trẻ em Giảm thiểu tác động do điều kiện cấp nước

và vệ sinh gây ra đối với sức khỏe dân cư nông thôn là một trong những mục tiêu chính của chương trình Quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn Việt Nam

2.4 Sơ lược về xử lý nước uống

Đối với xử lý nước uống, việc xử lý nghiêm ngặt hơn so với xử lý nước dùng cho sinh hoạt (nước cấp) Các chỉ tiêu trong nước uống cũng khắc khe hơn Do nước đầu vào đã được xử lý khá sạch nên các chất cặn lắng không còn nhiều, hệ thống xử lý nước uống vẫn sử dụng phương pháp lọc, nhưng kích thước vật liệu lọc rất nhỏ Sau khi kiểm tra pH, nước nguồn đầu vào được lọc thô với kích thước khá nhỏ Ở giai đoạn này, các chất cặn bã sẽ được giữ lại để làm giảm chi phí xử lý cho giai đoạn sau Tiếp đến là giai đoạn trao đổi ion nhằm làm mềm nước Nếu nguồn nước chứa nhiều các ion như: Ca, Mg,… thì khi làm nóng ở nhiệt độ 70-100oC sẽ kết tủa hoặc kết hợp với ion âm trong nước tạo váng, hay cặn lắng ở đáy Nguồn nước cứng đầu vào được dẫn qua hệ thống lọc thô (bông sợi thủy tinh) có kích thước rất nhỏ sẽ loại bỏ hoàn toàn các tạp chất cơ học trong nước Tiếp đó, nước sẽ được dẫn qua các hệ thống trao đổi ion để loại bỏ các thành phần gây nên tính cứng của nước Tại đây, nước cứng sẽ kết hợp với các hạt trao đổi Các hạt trao đổi ion sẽ giữ lại các thành phần kim loại vì thế thành phần nước sẽ sạch và mềm hơn Trong giai đoạn này, hầu như nước đã được xử lý hoàn toàn các thành phần hóa học nhưng vẫn còn một giai đoạn khử chất độc bằng ozon ở phía sau

Tiếp đó, nước sẽ được xử lý bằng công nghệ thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis: RO) Công nghệ này do một nhà khoa học người Mỹ phát minh năm

1950 Ban đầu công nghệ này chủ yếu sử dụng trong mục đích lọc nước phục vụ cho người du hành vũ trụ (hệ thống tuần hoàn nước trong tàu con thoi, khoa học vũ trụ), Sau này nó được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực khác Trong y tế dung chạy thận nhân tạo, lọc nước tinh khiết trong phòng thí nghiệm,… Đây là công nghệ lọc nước theo phương pháp thẩm thấu ngược (RO) với các mắt lọc kích thước cỡ 0.001µm Giống như cơ chế hoạt động của thận người, RO có thể lọc tất cả các vi khuẩn cũng như các tạp chất trong nước Tiếp đến, nước sẽ được sục ozon để tiêu diệt các vi khuẩn và các hóa chất độc hại Để tạo được khí ozon, người ta cho luồng khí khô chạy qua hai điện cực (điện thế trên 4000V) tạo ra tia lửa điện khoảng 20kw (tương đương với một tia sét loại nhỏ) Sự phóng điện này sẽ sản sinh ra O3 Tuy nhiên, quá trình phóng điện này tạo ra oxit nito rất có hại cho đường hô hấp Sau khi nước được lọc tinh tới kích thước vật liệu lọc rất nhỏ để lọc xác vi khuẩn, các cặn lắng của hóa chất, kết tủa của các ion kim loại Sau cùng, nước sẽ được khử trùng bằng các tia cực tím (tia UV) (CAWST, 2009)

2.5 Tổng quan về nguồn nước ở Việt Nam

2.5.1 Nước mặt

Nếu xét chung cho cả nước, thì tài nguyên nước mặt của nước ta tương đối phong phú, chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thế giới, trong khi đó diện tích đất liền nước ta chỉ chiếm khoảng 1,35% của thế giới Tuy nhiên, tài nguyên nước mặt có những biến đổi mạnh mẽ theo thời gian (dao động giữa các năm và phân phối không đều trong năm) và còn phân bố rất không đều giữa các hệ thống sông và các vùng

Tổng lượng dòng chảy năm của sông Mê Kông bằng khoảng 500 km3, chiếm tới 59% tổng lượng dòng chảy năm của các sông trong cả nước, sau đó đến hệ thống sông Hồng 126,5 km3

(14,9%), hệ thống sông Đồng Nai 36,3 km3 (4,3%), sông Mã,

Cả, Thu Bồn có tổng lượng dòng chảy xấp xỉ nhau, khoảng trên dưới 20 km3

(2,3 - 2,6%), các hệ thống sông Kỳ Cùng, Thái Bình và sông Ba cũng xấp xỉ nhau, khoảng

9 km3 (1%), các sông còn lại là 94,5 km3 (11,1%)

Một đặc điểm quan trọng nữa của tài nguyên nước mặt của nước ta là phần lớn nước sông (khoảng 60%) lại được hình thành trên phần lưu vực nằm ở nước ngoài, trong đó hệ thống sông Mê Kông chiếm nhiều nhất (447 km3, 88%) Nếu chỉ xét thành phần lượng nước sông được hình thành trong lãnh thổ nước ta, thì hệ thống sông Hồng có tổng lượng dòng chảy lớn nhất (81,3 km3) chiếm 23,9%, sau đó đến hệ thống sông Mê Kông (53 km3, 15,6%), hệ thống sông Đồng Nai (32,8 km3, 9,6%)

và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa

Nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người Các chất thải của con người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hoá học…tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ

Tuy nhiên, nguồn nước ngầm vẫn còn ít chịu ảnh hưởng hơn so với nước mặt bởi các tác động của con người Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng

nước mặt nhiều Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp

2.5.3 Một số điểm khác nhau giữa nước mặt và nước ngầm

Bảng 2.1 Một số điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt

Khí CO2 hòa tan Thường thấp hoặc gần như

bằng không

Thường xuyên xuất hiện ở nồng độ cao

sử dụng nhiều chất tẩy rửa)

Thấp hoặc hầu như không có

Các vi sinh vật Vi trùng (nhiều loại gây

bệnh) virus các loại và tảo

Các vi trùng do sắt gây ra thường xuất hiện

(Nguyễn Thị Thu Thủy, 2000)

2.6 Một số chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng nước

khoảng 6,5 – 8,5 (Trương Quốc Phú, 2008)

2.6.2 Độ đục

Độ đục do các chất lơ lửng gây ra, những chất này có kích thước khác nhau,

từ cỡ hạt keo đến những thể phân tán thô phụ thuộc vào trạng thái xáo trộn của nước Các chất này có thể là sét, mùn, vi sinh vật Những hạt vật chất gây đục thường hấp thụ các kim loại độc và các vi sinh vật Mặt khác, độ đục lớn thì khả năng xuyên thấu của ánh sáng bị giới hạn nên quá trình quang hợp giảm, nồng độ oxy hòa tan trong nước giảm, nước trở nên yếm khí Thêm vào đó, độ đục làm cho việc lọc nước trở nên khó khăn và tốn kém Độ đục cao rút ngắn chu kỳ lọc và tăng chi phí làm sạch (Nguyễn Thị Thu Lan, 1999)

Độ đục trong nước gây mất thẩm mỹ khi sử dụng nước và làm cho việc lọc nước trở nên khó khăn và tốn kém Các vi sinh vật có thể được các hạt chất rắn bao lại, sẽ không bị ảnh hưởng bởi các chất khử trùng và có thể trở thành vi sinh vật gây

bệnh (Trần Sỹ Nam, 2011)

2.6.3 Chất rắn

Chất rắn hòa tan (TDS) là phần chất rắn còn lại trong nước sau khi cho

mẫu nước lọc qua giấy lọc (φ = 0.2µm) Chất rắn hòa tan trong nước bao gồm các muối hòa tan Hàm lượng tổng chất rắn hòa tan trong nước uống đòi hỏi phải <500 mg/L, một số vùng khô khan còn sử dụng nước có hàm lượng tổng chất rắn lên đến

1000 mg/L để uống

Chất rắn lơ lửng (SS) là phần chất rắn còn lại trên giấy lọc Bao gồm các

hạt vật chất hữu cơ như: các hạt keo, sét, muối không tan,… Các hạt vật chất hữu cơ như: các hạt protein, các mảnh vụn trong quá trình phân hủy vật chất hữu cơ,… và các tế bào vi sinh vật Chất rắn không tan là một trong những chỉ tiêu để đánh giá lượng ô nhiễm của nước và cũng là yếu tố quan trọng gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh vật trong thủy vực Ngoài ra, còn được sử dụng để đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý (Trần Sỹ Nam, 2011)

2.6.4 PO 4

3-Nước trong tự nhiên thường gặp nhất là phosphore Đây là sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ Nước thải sinh hoạt tương đối giàu các chất phosphore Trước khi các chất tẩy rửa tổng hợp ra đời, hàm lượng phosphore

vô cơ thường nằm trong phạm vi từ 2-3 mg/L và các dạng phosphore hữu cơ thay đổi từ 0,5 – 1,0 mg/L Hầu hết phosphore vô cơ là chất thải của con người qua quá trình tiêu hóa protein, và hầu hết các chất tẩy rửa tổng hợp đều chứa lượng lớn

phosphate (12 – 15%) (Nguyễn Võ Châu Ngân, 2004)

Vì vậy, việc sử dụng chất tẩy rửa tổng hợp làm tăng phosphore đáng kể Việc xác định phosphore rất quan trọng để đánh giá năng suất sinh học tiềm tàng của nước mặt, cũng như nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm của dòng chảy

Bên cạnh quy chuẩn chất lượng nước mặt do Bộ Tài guyên và Môi trường quy định hàm lượng PO43- phải dưới 0,1 mg/L để đạt chất lượng loại A1, có thể xác định mức ô nhiễm của nước thông qua PO43-như sau:

Hàm lượng NH4+ phụ thuộc vào nhiệt độ, khi pH tăng thì hàm lượng NH4+ giảm và ngược lại, hàm lượng NH4+ cũng biến động theo chu kỳ ngày đêm Hàm lượng NH4+ đạt giá trị cực đại vào lúc 14 giờ – 16 giờ và thấp nhất lúc 6 giờ sáng

N- NH4+ thường không bền dưới tác dụng nhiệt hoặc trong môi trường bazơ

dễ bị biến thành NH3 gây độc cho thủy sinh vật và mùi hôi cho nước Khả năng chịu đựng hàm lượng ammonia của thủy sinh vật tùy theo loài, điều kiện sinh lý và các yếu tố môi trường Theo Quy chuẩn nước ăn uống của Bộ Y Tế, nồng độ NH4+

phải dưới 3mg/l

Sự tạo thành methemoglobin đặc biệt thấy rõ rệt ở trẻ em Trẻ em mắc chứng bệnh này thường xanh xao và dễ bị đe dọa đến cuộc sống đặc biệt là trẻ em dưới 6 tháng tuổi

Ngoài ra, khi nitrite vào dạ dày, tại đây pH thấp nitrite được chuyển thành axit nitơ có khả năng phản ứng được với amin hoặc amit sinh ra nitrosamine – đây

là hợp chất gây ung thư

Nitrite có trong rau quả vào khoảng 0.05 – 2 mg/l Khi dùng thực phẩm hay nguồn nước có nồng độ nitrite vượt quá giới hạn cho phép lâu ngày sẽ dẫn đến ngộ độc Vì vậy, những thực phẩm và nguồn nước có chứa nitrite cao cần loại bỏ và việc xác định hàm lượng của chúng có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước và thực phẩm

(Nguyễn Thị Hoàn, 2009)

2.6.7 NO 3 -

Nitrat là dạng cao nhất trong chu trình nitơ và thường đạt đến nồng độ đáng

kể trong các giai đoạn cuối cùng của quá trình oxy hóa sinh học Trong nước cấp cho sinh hoạt thường chỉ chứa NO3- với nồng độ nhỏ nhưng trong một số loại nước ngầm thì nồng độ NO3- có thể đạt đến giá trị rất lớn (Nguyễn Võ Châu Ngân, 2004)

Trong tự nhiên, nồng độ nitrat thường <5mg/L Nếu hợp chất nitơ trong nước chủ yếu là NO3- thì chứng tỏ quá trình oxy hóa đã kết thúc Nitrat chỉ bền trong điều kiện hiếu khí, trong điều kiện yếm khí chúng nhanh chóng bị khử thành N2 tách ra khỏi nước Tuy nhiên, khi nồng độ trong nước quá cao có thể gây ngộ độc cho con người, vì khi vào cơ thể trong điều kiện thích hợp, ở hệ tiêu hóa chúng sẽ trở thành nitrit kết hợp với hồng cầu tạo thành chất không vận chuyển oxy, gây bệnh xanh xao, thiếu máu (Đặng Kim Chi, 2001) Với nồng độ lớn NO3- gây bệnh blue baby ở trẻ em (hội chứng methaemoglobinaemia), đặc biệt là trẻ em dưới 4 tháng tuổi

Theo tiêu chuẩn của Bộ Y tế nồng độ tối đa của nitrate trong nước uống là 50 mg/L

Do nitơ và hợp chất của chúng có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người nên

tổ chức y tế thế giới và các quốc gia đều có những qui định về hàm lượng nitrite và nitrate trong nước

Bảng 2.2: Quy định hàm lượng nitrite và nitrate trong nước của một số quốc gia và tổ chức

2.6.8 Fe tổng

Là nguyên tố thường gặp trong tự nhiên Nước bề mặt có hàm lượng sắt khoảng 0.7 mg/L Trong nước ngầm, hàm lượng sắt từ 0,5 – 10 mg/L và có thể lên đến 50 mg/L Giếng khơi có hàm lượng sắt thấp hơn giếng khoan, thường nhỏ hơn 5 mg/L (Nguyễn Thùy Linh, 2010)

Nếu trong nguồn nước có chứa sắt khi để trong không khí cho oxy xâm nhập, nước trở nên đục do sự oxy hóa sắt thành Fe(III), không được chấp nhận về mặt mỹ quan Tốc độ oxy hóa này không nhanh, vì vậy các dạng khử có thể tồn tại trong một khoảng thời gian nào đó trong nước có không khí hòa vào Trong nước sinh hoạt có sắt gây trở ngại đến hoạt động giặt ủi, gây khó khăn cho hệ thống phân phối nước cho việc hỗ trợ cho vi sinh vật sắt phát triển Sắt cũng làm cho nước có vị có thể cảm nhận ở nồng độ thấp Vì những lý do này nước cấp cộng đồng không nên chứa >0,3 mg/L sắt (Nguyễn Thị Thu Lan, 1999)

Theo quy chuẩn của Bộ Y Tế quy định hàm lượng sắt cho phép trong nước uống và nước sinh hoạt là 0.5 mg/L

Thực phẩm

Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO), nhôm hiện diện tự nhiên trong đa số thực phẩm hoặc trong thực phẩm có chất phụ gia có chứa nhôm Tổ chức Y Tế Canada ước tính khoảng 95% lượng nhôm đưa vào cơ thể hàng ngày đối với người lớn đến từ thực phẩm

Nhôm cũng có thể xâm nhập vào thực phẩm từ các công cụ nấu nướng (nồi, chảo, ấm…), vật dụng sinh hoạt và các loại bao gói… Nhưng nhiều nghiên cứu cho đến nay cho thấy lượng nhôm từ những nguồn này là không đáng kể, nếu những vật dụng như thế được sản xuất đúng theo tiêu chuẩn sản phẩm

Thực phẩm có nhôm cao là khoai tây, cải bi-na và trà Những sản phẩm chế biến từ sữa, bột mì và sữa dinh dưỡng cho trẻ nhỏ có thể có hàm lượng nhôm cao nếu chúng có chứa chất phụ gia có nhôm

Ngay cả khi nhôm đạt mức cao nhất cho phép trong nước uống là 0,2 mg/lít theo tiêu chuẩn châu Âu, thì nếu một người uống 2 lít nước/ngày thì lượng nhôm vào cơ thể chỉ là 0,4 mg, không bằng 1/10 mức trung bình của lượng nhôm vào cơ thể hàng ngày từ thực phẩm

Theo Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA), nồng độ nhôm trong nước

tự nhiên (chưa xử lý) nói chung là từ 0,001 đến 1mg/l, mặc dù nồng độ có thể tăng cao đến 26 mg/l ở một số khu vực nhất định

Trong nhiều trường hợp, mức nhôm tăng cao trong nước có liên quan đến độ

pH thấp hơn 5,5 hoặc nguồn nước có chứa nhiều chất hữu cơ Nói chung, nồng độ nhôm trong nước rất khác nhau tuỳ theo chất lượng nguồn nước

Theo AWWA và các tổ chức quốc tế khác, nhôm được tìm thấy phổ biến ở các nguồn chính sau đây:

- Thuốc xông (inhalation), đặc biệt là tại các khu vực công nghiệp nhất định

- Đất bám vào các trái cây và rau chưa rửa sạch

- Thực phẩm chế biến

- Thực phẩm nướng lò (trong đó, nhôm được dùng để làm ổn định bột nở và bột mì)

- Thực phẩm có tính acid như nước ép từ trái cây và rau, cà, và dưa cải bắp

- Các loại dược phẩm chứa antacid

và thực vật Đặc biệt, kẽm hỗ trợ sự hoạt động lành mạnh của hệ miễn dịch trong cơ thể con người

Kẽm được sử dụng để mạ kim loại, chẳng hạn như thép để chống rỉ

Kẽm được sử dụng trong các hợp kim như đồng thanh, niken trắng, các loại que hàn, bạc Đức,…

Kẽm được sử dụng trong đập khuôn, đặc biệt là công nghệ ôtô

Trong thực đơn hàng ngày, kẽm có trong thành phần các loại khoáng chất và vitamin Người ta cho rằng kẽm có thuộc tính chống oxi hóa, do vậy nó được sử dụng như là nguyên tố vi lượng để chống sự lão hóa của da và cơ trong cơ thể

Trong y dược có nhiều loại thuốc có chứa một lượng lớn kẽm, người ta cho rằng nó có tác dụng làm nhanh lành vết thương

(Phạm Thị Lựu, 2010)

Đối với con người, kẽm là vi khoáng thiết yếu cho cơ thể con người, dư thừa hay thiếu hụt đều sinh ra các triệu chứng bệnh lý Trong cơ thể con người, kẽm thường tích tụ nhiều nhất ở gan Thận có khả năng lọc tối đa 2g kẽm mỗi ngày Trong máu, 2/3 lượng kẽm được kết nối với Albumine và hầu hết các phần còn lại tạo phức chất marcoglobin Kẽm còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, ảnh hưởng trên sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn dịch Sự thiếu hụt kẽm trong cơ thể gây ra các triệu chứng liệt dương, teo tinh hoàn,

mù màu, viêm da, bệnh về gan và các triệu chứng khác

(Tạp chí Phát Triển KH&CN, tập 10, số 1 – 2007)

Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng gây ra bởi nhiều yếu tố khác nhau như chất thải công nghiệp, phân bón, các hóa chất nông nghiệp,… Trong đó, việc cho thêm kẽm vào thức ăn công nghiệp cho gia súc nhằm phòng bệnh và tăng khả năng tiêu hóa cũng được xem là yếu tố gây nên sự ô nhiễm kim loại nặng cho môi trường Thức ăn dạng này có nhiều khoáng vi lượng Hàm lượng kim loại nặng trong phân

sẽ xâm nhập vào đất trồng và tồn lưu trong các nông sản đặc biệt là các loại rau ăn

lá như cải ngọt, cải xanh, xà lách,…

Liều lượng kẽm được khuyên dùng hàng ngày:

- Trẻ còn bú sữa: 6 mg/ngày

- Trẻ từ 1 – 9 tuổi: 10 mg/ngày

- Trẻ từ 10 – 12 tuổi: 12 mg/ngày

- Thanh niên từ 13 – 19 tuổi (nam): 15 mg/ngày

- Thanh niên từ 13 – 19 tuổi (nữ): 12 mg/ngày

- Phụ nữ có thai: 15 mg/ngày

- Phụ nữ cho con bú: 19 mg/ngày

- Người già: 12 mg/ngày

(Lâm Mỹ Thúy Vy, TRần Nhựt Hoàng Yến, 2009)

2.6.11 Đồng (Cu)

Đồng được đi kèm với acid amin hay protein Đặc biệt, đồng được tập trung trong một vài mô như gan, vùng não trên chịu trách nhiệm thức tỉnh Trong máu, hầu như toàn bộ đồng được liên kết với protein, ceruleoplasmin và albumin

Đồng là coenzyme cần thiết cho quá trình tạo thành melanin, sắc tố của da;

nó can thiệp vào hoạt động chuyên hóa của mô liên kết cũng như tham gia vào chuỗi hô hấp

Liều lượng đồng cần được cung cấp mỗi ngày:

- Trẻ còn bú: 400 mg/ngày

- Trẻ từ 1 – 3 tuổi: 500 mg/ngày

- Trẻ từ 4 – 9 tuổi: 600 mg/ngày

- Trẻ từ 10 – 12 tuổi: 800 mg/ngày

- Người lớn và thanh niên từ 13 – 19 tuổi: 1000 mg/ngày

- Phụ nữ có thai hay cho con bú và người già: 1000 mg/ngày

Những biểu hiện khi thiếu đồng: đây là một trường hợp rất hiếm so với thiếu calci, magesi, kẽm hay sắt Đồng có thể là nguyên nhân của thiếu máu và những biểu hiện thường ngoại lệ và không cố định

Tác hại khi dùng đồng quá liều:

- Đồng gia tăng trong máu có thể gây ra các tác dụng âm tính, giống như oxy hóa vitamin C

- Khi dùng nhiều gan lợn, nước máy có ống dẫn nước bằng đồng, thuốc lá nhiều đồng, cũng như bổ sung muối khoáng vitamin hay kê đơn thuốc nhiều các yếu

tố vi lượng, đó là một trong những nguồn gốc gây thừa đồng

- Ngoài ra, đồng tương tác với các muối khoáng khác, bằng cách kích thích

sự hấp thu và đi vào trong tế bào sắt Đặc biệt khi thừa đồng, đồng sẽ chiếm chỗ của kẽm trong protein, làm biến đổi hoạt tính của protein tương tự như protein chống ung thư P53

(Lâm Mỹ Thúy Vy, TRần Nhựt Hoàng Yến, 2009)

2.6.12 Độ cứng

Độ cứng của nước là đặc tính của nước biểu thị nồng độ tổng số các ion

Ca2+, Mg2+, Sr2+, Fe2+, Mn2+ tính theo CaCO3 Độ cứng của nước có nguồn gốc từ

sự tương tác với các kết cấu đất đá mà nó chảy qua Khi nước có chứa nhiều CO2

hòa tan do quá trình phân hủy chất hữu cơ, chảy qua lớp đất đá hòa tan các khoáng chất có chứa các ion gây nên độ cứng Độ cứng trong nước tự nhiên thay đổi từ vùng này sang vùng khác và nó phản ánh kết cấu địa chất mà nó chảy qua hay thấm qua Nhìn chung, nước ngầm có độ cứng cao hơn nước mặt

Độ cứng của nước tính theo CaCO3 được phân loại là:

- Nước có độ cứng từ 75 đến nhỏ hơn 150 mg/L theo CaCO3 : nước hơi cứng

- Nước có độ cứng từ 150 đến nhỏ hơn 300 mg/L theo CaCO3 : nước cứng

- Nước có độ cứng lớn hơn 300 mg/L theo CaCO3 : nước rất cứng

E coli là tên viết tắt của chủng vi khuẩn Escherichia coli, E coli thuộc nhóm

coliform, chúng là một trong những vi khuẩn chính sống trong đường ruột của động vật máu nóng Chúng rất cần thiết trong quá trình tiêu hóa và chiếm khoảng 11%

tổng số coliform Cũng như coliform, E coli cũng là chỉ tiêu cần thiết trong đánh giá chất lượng nước Với số lượng lớn E coli có thể gây bệnh tiêu chảy ở người Vì

thế, trong vệ sinh an toàn thực phẩm, phải đảm bảo rửa sạch thực phẩm và không nên ăn sống, ăn tái để đảm bảo sức khỏe Theo quy chuẩn nước uống của Bộ Y Tế

không cho phép phát hiện có E coli trong nước uống

Những vi khuẩn này rất hữu dụng trong việc đánh giá chất lượng nước như những sinh vật chỉ thị Tổng số coliform là chỉ thị tốt nhất cho hiệu quả xử lý của một nhà máy xử lý nước thải Hay nói cách khác, chúng rất có ích cho việc đánh giá tính an toàn của nước thải sau xử lý

Sự có mặt của coliform chịu nhiệt trong nước là bằng chứng rất quan trọng, báo hiệu ô nhiễm phân đối với nguồn nước Theo Quyết định 02/2009 – BYT, số

lượng coliform tổng số cho phép là dưới 50/100mL và không cho phép có coliform chịu nhiệt trong nước ăn uống (Bộ Y Tế, 2009)

2.7 Sơ lược về bộ lọc chậm

Tốc độ lọc: v= 0,1-0,5 m/h Bể lọc chậm làm việc tốt với nguồn nước tự nhiên có độ đục tính theo hàm lượng cặn cao nhất là 50mg/l Nếu nước có hàm lượng cặn cao hơn cần có biện pháp lắng sơ bộ trước khi cho vào bể lọc Nếu nguồn nước bị nhiễm bẩn rong tảo cần có biện pháp ngăn ngừa sự phát triển của rong tảo bằng mái che hoặc xử lí hóa chất

2.7.1 Cấu tạo

Bể lọc chậm có thể xây bằng gạch hoặc bêtông cốt thép có dạng hình chữ nhật hoặc vuông Chiều rộng mỗi ngăn của bể không được lớn hơn 6m và bề dài không lớn hơn 60m Số bể lọc chậm không ít hơn 2 Đáy bể có độ dốc 5% về phía van xả đáy Khi có nhiều bể phải có hệ thống máng phân phối để đảm bảo phân phối nước đều vào mỗi bể Lớp cát làm vật liệu lọc (cỡ hạt hiệu quả 0,2-0,35mm, đơn lớp) Lớp sỏi để đỡ lớp cát lọc (lớp trên gấp 4 lần cỡ hạt dưới)

2.7.2 Nguyên tắc hoạt động

Trước khi cho bể vào làm việc, phải đưa nước vào bể qua ống thu nước ở dưới và dâng dần lên nhằm dồn hết không khí ra khỏi lớp cát lọc Khi mực nước dâng lên trên mặt cát lọc từ 20-30cm thì ngừng lại và mở van cho nước nguồn vào

bể đến ngang cao độ thiết kế Mở van điều chỉnh tốc độ lọc và điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độ

Trong quá trình làm việc, tổn thất qua bể lọc tăng dần lên, hàng ngày phải điều chỉnh van thu nước 1 lần để đảm bảo tốc độ lọc ổn định Khi tổn thất áp lực đạt đến trị số giới hạn 1 – 2 thì ngừng vận hành rửa bể

2.7.3 Ưu – Nhược điểm

Ưu điểm:

+ Khi cho nước qua bể lọc với vận tốc nhỏ (0,1-0,3m/h), trên bề mặt cát dần dần hình thành màng lọc Nhờ màng lọc hiệu quả xử lý cao, 95-99% cặn bẩn và vi trùng có trong nước bị giữ lại trên màng lọc

+ Xử lý nước không dùng phèn do đó không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp

+ Quản lý, vận hành đơn giản

Khi phục hồi không lấy cát ra (xới bằng cơ khí và rửa bằng nước) có thể áp dụng cho nhà máy có Q ≤ 30.000m3/ngđ, hàm lượng cặn≤700mg/l, độ màu đến 50

độ

2.7.5 Rửa bể lọc chậm

Có thể rửa bằng thủ công hoặc bán cơ giới

- Rửa bằng thủ công: Ngăn không cho nước vào bể, để cho nước lọc rút xuống dưới mặt cát lọc khoảng 20 cm, dùng xẻng xúc 1 lớp cát trên bề mặt dày 2 –

3 m, đem đi rửa, phơi khô Sau khoảng 10 - 15 lần rửa, chiều dày lớp cát lọc còn lại khoảng 0,6 - 0,7 m thì xúc toàn bộ số cát còn lại đem đi rửa và thay cát sạch vào đúng bằng chiều dày thiết kế

- Rửa bằng bán cơ giới: ngừng làm việc bể lọc (không cho nước trong chảy ra) Cho nước vào bể chảy ngang bề mặt nước (cường độ1÷2 l/sm2), dùng dụng cụ vào khuấy Cặn theo đường nước cuốn vào máng thu ở cuối bể

(Nguyễn Xuân Thành và Nguyễn Văn Nghĩa, 2011)

2.8 Sơ lược về bình lọc cát – sinh học (Biosand filter)

2.8.1 Nguyên tắc hoạt động

Bộ lọc chậm bằng cát thông thường, oxy được cung cấp đến các sinh vật thông qua oxy hòa tan trong nước Vì vậy, chúng được thiết kế để hoạt động liên tục Cũng vì nước di chuyển qua bộ lọc với tốc độ rất chậm nên thân bộ lọc được thiết kế với kích cỡ rất lớn Bộ lọc cát sinh học là một sáng chế nhằm điều chỉnh bộ lọc chậm bằng cát thành bộ lọc có thể chế tạo ở quy mô nhỏ hơn Khi nước chảy qua bộ lọc, oxy được cung cấp cho tầng sinh học ở trên lớp cát bởi oxy được phân giải trong nước Những lúc không vận hành thiết bị thì oxy được lấy nhờ sự khuếch tán từ không khí và xáo trộn đối lưu của tầng nước trên mặt lớp cát Nếu ta giữ tầng nước này dày vừa thì có thể cung cấp đủ oxy cho vi sinh vật sống và hoạt động hiệu quả

2.8.2 Cấu tạo

Bộ lọc được chia thành 5 phần tách biệt: hồ nước bên trên, lớp nước bên trên, lớp vi sinh vật, vùng hoạt động vi sinh vật, cát đệm (khoảng 3 lít sỏi cỡ ½ , 3 ¼ lít sỏi cỡ ¼, 25 lít cát đã được rửa) và ống thoát nước

- Khoảng thời gian tạm ngưng

+ Các khoảng thời gian tạm ngưng là rất quan trọng vì cần có thời gian cho

vi sinh vật trong lớp sinh học tiêu diệt các mầm bệnh trong nước, nhờ đó gia tăng dẫn suất nước của bộ lọc

+ Tốc độ chảy sẽ tăng khi thời gian tạm ngừng gia tăng Tuy nhiên nếu thời gian tạm ngừng quá dài, các vi sinh vật sẽ hết các nguồn thức ăn và bị chết Điều này dẫn đến hiệu quả là giảm đáng kể hiệu quả loại trừ ô nhiễm của cột lọc khi sử dụng lại

+ Bộ lọc cát sinh học hiệu quả nhất khi vận hành không liên tục và ít thay đổi nguồn nước rót vào lọc Thời gian tạm ngừng từ 6 – 12 giờ với thời gian vận hành tối thiểu là 1 giờ và tối đa là 48 giờ

- Độ sâu mực nước: Nếu độ sâu mực nước bên trên lớp cát lớn hơn 10 cm dẫn đến hậu quả là sự khuếch tán oxy thấp hơn và dẫn đến vùng sinh học sẽ mỏng hơn Độ sâu mực nước tăng, lớp vi sinh học sẽ di chuyển lên trên lớp cát và vì vậy

sự oxy hóa và trao đổi chất của các vi sinh vật sẽ giảm Thậm chí, lớp sinh học sẽ chết và trở thành lớp vô sinh không có hiệu quả trong việc loại trừ mầm bệnh Việc lắp đặt và vận hành bộ lọc cát sinh học chỉ đúng khi mực nước không đổi khoảng 5cm bên trên lớp cát trong khoảng thời gian tạm ngừng

- Chất lượng nước lọc:

+ Nước cung cấp cho bộ lọc có thể lấy từ nước mưa, nước mặt, nước ngầm + Cần sử dụng một nguồn nước thích hợp giống nhau vì lớp sinh học không thể thích nghi được với chất lượng nước khác nhau

+ Nên sử dụng loại nước tốt có thể có để cho vào bộ lọc

2.8.4 Bảo trì

Một khi bộ lọc đã được chế tạo, lắp đặt và vận hành, dù ít vẫn cần có một số công việc bảo trì Có hai yêu cầu cơ bản là vệ sinh vòi và làm sạch lớp vi sinh vật khi tốc độ chảy không đạt

- Vệ sinh vòi:

+ Làm sạch thường xuyên vòi (hàng ngày) với xà phòng và nước hay dung dịch tẩy rửa chứa clo

+ Không rót bột giặt có chứa clo vào phần bên trên cột lọc

+ Bộ lọc nên được vệ sinh sạch sẽ thường xuyên (nắp, tấm khuếch tán, bề mặt ngoài)

- Làm sạch lớp vi sinh vật

+ Mở nắp bộ lọc

+ Thêm 4 lít nước vào phần bên trên bộ lọc

+ Lấy tấm khuếch tán ra

+ Dùng một vật nhỏ, cái que hay tay, khuấy vào phần nước ít nhất 5 vòng – nước có thể trở nên dơ Ta có thể khuấy sâu vào mặt cát khoảng 5cm nhưng không được khuấy trộn sâu hơn 5cm lớp cát trong cột lọc

+ Múc bỏ nước dơ bằng vật liệu nhỏ (cốc hay ca)

+ Đổ bỏ hết nước dơ ra khỏi cột lọc

+ Đổ 20 lít vào phần bên trên cột lọc

+ Đo tốc độ chảy (tốc độ chảy có thể chấp nhận được là gần 0,8 lít/phút)

(Tài liệu tập huấn bình lọc cát sinh học, 2008)

2.9 Khái quát về vật liệu lọc

2.9.1 Than hoạt tính

 Cấu trúc của than hoạt tính

Than hoạt tính có cấu trúc phân tử than được kết hợp qua xử lý để tạo thành những vật liệu có cấu trúc đặc biệt, giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của than với các phân tử hóa chất trong nước và hấp thụ một lượng lớn các tạp chất bẩn bên trong nguồn nước ô nhiễm Than hoạt tính có thể được cấu thành từ rất nhiều thành phần chứa carbon như bột than (dạng vô định hình), tinh thể than, tàn tro, vỏ dừa hay gỗ…

 Than hoạt tính sử dụng trong lọc nước thường có 3 loại phổ biến

- Than hoạt tính dạng bột (Powdered Activated Carbon – PAC): Thường được sử dụng để lọc mùi, lọc một số chất màu và cả chất béo hòa tan trong nước Tuy nhiên do tính chất dễ bị rửa trôi và không ổn định, nên than hoạt tính dạng bột chủ yếu được sử dụng dưới dạng bổ trợ cho các hệ thống lọc nước công nghiệp lớn

- Than hoạt tính dạng hạt (Granular Activated Carbon – GAC): được cấu thành từ những hạt than nhỏ và bền hơn dạng bột, GAC được sử dụng rộng rãi trong

hệ thống lọc nước máy hay xử lý nước gia đình Than hoạt tính dạng bột có thể lọc mùi, xử lý nước nhiễm bẩn… nhưng hiệu quả lọc phụ thuộc khá nhiều vào tốc độ dòng nước, nếu tốc độ dòng nước quá lớn mà không có cách hãm thì hiệu quả sẽ không cao

- Than hoạt tính dạng khối (Solid Block Activated Carbon – SBAC): Là cấu trúc than tốt nhất và lọc nước hiệu quả nhất đang sử dụng rộng rãi hiện nay Khi dòng nước chảy qua khối than hoạt tính vững chắc, các tạp chất 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

 Cơ chế lọc nước của than hoạt tính

- Lọc cơ học vật lý: Giúp loại bỏ các hạt, tạp chất bẩn trong nước khi đi qua lõi lọc nhờ 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 Với đặc tính không hút nước

nhưng hấp thụ dầu mỡ, than hoạt tính có tác dụng mạnh với rất nhiều loại hóa chất chứa Clo, Benzen hay các hóa chất công nghiệp hòa tan trong nước

 Yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả lọc của than hoạt tính

Cấu trúc vật lý của lõi lọc, ví dụ: kích thước phân tử than, diện tích tiếp xúc

 Lưu ý khi sử dụng than hoạt tính

- Chất lượng lõi lọc rất quan trọng, do vậy sử dụng lõi than hoạt tính dạng khối là tối ưu nhất trong máy lọc nước gia đình bởi mức độ “đặc” cao hơn, giúp ngăn cản và hấp thu tạp chất tốt hơn

- Thời gian tiếp xúc giữa dòng nước và lõi lọc càng lâu thì khả năng lọc càng hiệu quả Điều này phụ thuộc vào tốc độ dòng nước và kích thước của ống lọc

- Than hoạt tính sau khi hấp thụ lượng tạp chất sẽ bão hòa và do vậy không còn tác dụng lọc hiệu quả Sau một thời gian nhất định lõi lọc cần phải được thay thế để bảo đảm hiệu quả lọc cao nhất Thời gian sử dụng của lõi lọc tùy thuộc vào nguồn nước và lượng nước sử dụng cho từng hộ gia đình Do vậy cần tham vấn công ty cung cấp sản phẩm lọc nước

- Tránh sử dụng nước nóng chạy qua lõi lọc than hoạt tính bởi nước nóng làm tăng khả năng hòa tan tạp chất, tăng khả năng “hoạt động” của tạp chất khiến than hoạt tính giảm mất khả năng hút bám hiệu quả

 Các chất bị than hoạt tính hấp thụ

Dạng than hạt thường được sử dụng nhiều trong xử lý nước có thể hấp phụ các chất sau:

- Dầu khoáng

- Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi: benzene, toluene, ethylbenzene, Xylen

- Các hydrocarbon Polyaromatic (PAC)

- Các sản phẩm lên men khác nhau

- Các chất không phân cực (các chất không tan trong nước)

2.9.2 Sỏi – cát lọc

Cát, sỏi có tác dụng loại bỏ cặn bẩn, huyền phù, cặn lơ lửng,…

Được dùng trong xử lý nước, lọc nước Cát, sỏi có tác dụng lọc các thành phần lơ lửng có kích thước hạt nhỏ không có khả năng kết tủa khi để lắng tự nhiên Trong quá trình lọc, trên bề mặt sỏi thạch anh sẽ tạo ra lớp màng lọc hỗ trợ cho quá trình lọc, đặc biệt khi Fe(OH)3 kết tủa trên bề mặt sẽ giúp hấp phụ Asen khi nguồn nước có nguy cơ bị nhiễm Asen Đây là tác nhân rất tốt trong việc giữ các kết tủa dạng bông có độ nhớt cao rất khó tách và khó lọc

Dựa vào kích thước hạt, cát được phân chia tiếp thành các lớp phụ

Bảng 2.3: Phân loại cát theo kích thước

(http://vi.wikipedia.org)

2.9.3 Vi sinh vật (Schmutzdecke)

Schmutdecke là một lớp sinh học phức tạp được hình thành trên bề mặt của

bộ lọc cát Schmutdecke là một nhân tố quan trọng trong hệ thống lọc vì nó tiêu diệt

gần như toàn bộ vi sinh vật có hại

Thành phần của Schmutdecke rất khác nhau, nhưng thường sẽ bao gồm một lớp keo màng sinh học của vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh,…

(http://en.wikipedia.org)

Theo tài liệu tập huấn bình lọc cát sinh học năm 2008 thì Schmutzdecke hay lớp vi sinh vật là thành phần vi khuẩn chủ yếu của bộ lọc có tác dụng loại bỏ tạp chất Nếu không có nhóm vi sinh vật này thì bộ lọc chỉ loại bỏ được một số chất ô nhiễm dạng rắn (thông qua lớp cát), hiệu suất lọc chỉ có thể đạt từ 30 – 70% Trường hợp lớp vi sinh vật (được gọi là Schmutzdecke) có thể loại trừ được 90 – 99% các mầm bệnh sinh học

Thời gian sinh trưởng của vi sinh vật được chia làm 4 pha:

- Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy ra khi bể bắt đầu đi vào hoạt động Đây

là giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào

- Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về sức khỏe Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường

- Giai đoạn cân bằng (stational phase): lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định Nguyên nhân của giai đoạn này là các chất dinh dưỡng cần thế cho quá trình tăng trưởng của vi sinh vật được sử dụng hết và số lượng vi khuẩn sinh ra bằng số lượng vi khuẩn chết đi

- Giai đoạn chết (log-death phase): trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn hết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vi khuẩn giảm nhanh Giai đoạn này có thể do các loài có kích thước khả kiến hoặc là đặc điểm của môi trường

(Lê Hoàng Việt, 2003)

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Đề tài tiến hành từ tháng 08/2013 đến tháng 11/2013

Địa điểm nghiên cứu:

Mô hình thí nghiệm hệ thống nước sông được đặt tại hộ ông Bùi Văn Tra khu vực Thạnh Mỹ, phường Thường Thạnh, quận Cái Răng, TP Cần Thơ

Mô hình thí nghiệm hệ thống nước ngầm được đặt tại hộ ông Trần Văn Hừng

số nhà 194F đường Trần Hưng Đạo, phường Lê Bình, quận Cái Răng, TP Cần Thơ

Mẫu nước thu được tiến hành phân tích tại phòng thí nghiệm Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên Một số mẫu kim loại nặng (nhôm, đồng, kẽm) được gửi phân tích tại phòng thí nghiệm Chuyên sâu, Trường Đại học Cần Thơ

3.2 Phương tiện nghiên cứu

3.2.1 Mô hình thí nghiệm

a Mô tả mô hình thí nghiệm

Mô hình gồm có 1 máy bơm với hệ thống phao tự động để để bơm nước vào thùng chứa bằng nhựa (250L)

Thùng chứa nước đầu vào có dạng hình trụ, có chiều cao 90cm, đường kính 55cm Thùng chứa được lắp đặt cao hơn cột lọc để nước có thể tự chảy vào cột lọc (cao 90 cm, đường kính 40 cm)

- Cột lọc biosand để kiểm chứng, với các lớp vật liệu gồm: cát (50cm), sỏi (20cm), một thùng phân phối nước đặt phía trên cột lọc

b Chuẩn bị vật liệu cho cột lọc trong mô hình

 Rửa vật liệu sử dụng cho cột lọc (sỏi, cát, than): các vật liệu lần lượt được rửa như sau:

- Lần lượt cho từng loại vật liệu vào bồn nhựa, sau đó thêm đầy nước

- Khuấy đều vật liệu nhiều lần

- Đổ bỏ nước bẩn đi

- Tiếp tục thực hiện các bước và thao tác như trên cho đến khi nước trong

bể trở nên sạch, trong

- Sau khi rửa sạch các vật liệu sỏi, cát, than hoạt tính, để vật liệu ráo nước

- Sau đó cho vật liệu vào bao hoặc túi để chứa

- Trữ ở nơi khô ráo

được

3.2.2 Dự toán kinh phí lắp đặt hệ thống

Bảng 3.3: Giá thành các vật liệu trong quá trình thiết kế hệ thống lọc nước

STT Thiết bị và vật liệu Đơn vị Đơn

giá

Số lượng

Thành tiền

3.2.3 Phương tiện thực hiện phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước

- Máy đo pH: Hanna HI 8314 membrane pH – meter,

- Máy đo độ đục: Orbeco – Hellige portable turbidimater model 966 Hoa

- Thiết kế cột lọc cát cải tiến quy mô hộ gia đình trên bản vẽ

- Xây dựng mô hình theo bản thiết kế

- Lựa chọn vị trí thực hiện thí nghiệm

- Lắp đặt mô hình

- Vận hành mô hình bằng nước sông và thực hiện nghiên cứu xác định lưu lượng nước đầu vào là 0.2 lít/phút, 0.5 lít/phút, 0.6 lít/phút, 0.7 lít/phút, 0.8 lít/phút, 1lít/phút, 1.5 lít/phút, 2 lít/phút để xác định lưu tốc xử lý nước tối ưu của mô hình

- Sau khi xác định được lưu lượng nạp tối ưu, thực hiện lắp đặt 2 mô hình nước mặt và nước ngầm (lọc than hoạt tính kết hợp), thu mẫu và phân tích một số chỉ tiêu lý, hóa, vi sinh để xác định hiệu suất xử lý của cột lọc

- Đồng thời đề tài cũng tiến hành vận hành xử lý nước bằng cột lọc cát thông dụng (biosand) làm cột lọc đối chứng để so sánh với mô hình cột lọc cát cải tiến quy mô hộ gia đình

3.3.2 Phương pháp thu và bảo quản mẫu

- Mẫu thứ nhất: (nước đầu vào)

+ Đối với nước mặt (nước sông): thu mẫu ở điểm số 1 (khi nước chảy vào cột lọc) (Hình 3.1)

+ Đối với nước ngầm (nước giếng khoan): bơm bỏ nước khoảng 5 – 10 phút, bắt đầu bơm vào bể chứa, cũng lấy mẫu ở điểm số 1

- Mẫu thứ 2, 3, 4: (nước đầu ra) sau khi nước qua cột lọc, đặt miệng chai ngay dưới vòi (điểm số 2,3,4) (Hình 3.1)

Bảng 3.1: Phương pháp bảo quản mẫu

STT Chỉ tiêu Điều kiện bảo quản Thời gian lưu mẫu

6 NH4+ Thu trong chai nhựa 100ml, giữ lạnh ở

3.3.3 Phương pháp phân tích mẫu

Các chỉ tiêu hóa học (Tổng Fe, độ cứng, NO3-, PO43-), vật lý (pH, SS, TDS)

và chỉ tiêu vi sinh (E coli, coliforms) được phân tích tại phòng thí nghiệm Khoa

Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên

Bảng 3.2: Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu

STT Chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp phân tích

10 PO43- mg/L Phương pháp Ascorbic acid

12 Coliform CFU/100ml Phương pháp đếm khuẩn lạc

W1: trọng lượng ban đầu của giấy lọc (mg)

W2: trọng lượng giấy lọc + mẫu trên giấy lọc (mg) sau khi sấy ở 103 – 105oC V: thể tích mẫu nước đem đi lọc (mL)

c Chỉ tiêu hóa học

 Các chỉ tiêu hóa học như NO3-, PO43-, tổng Fe, được đo bằng phương pháp so màu nên chỉ cần dựa vào số liệu đo của đường chuẩn, lập phương trình

tương quan giữa nồng độ và mật độ quang dưới phương trình dạng y = ax + b, so sánh kết quả của mẫu đo với phương trình, từ đó suy ra nồng độ

 Độ cứng

Sau khi chuẩn độ, xác định độ cứng tổng bằng công thức:

Trong đó:

V: thể tích dung dịch EDTA đã chuẩn độ (mL)

CN: Nồng độ tương đương của dung dịch EDTA dùng chuẩn độ (N)

EwCaCO3: đương lượng gram của CaCO3 = 50g

Vm: thể tích mẫu đem đi chuẩn độ (mL)

3.3.5 Xử lý số liệu

Dùng phần mềm Excel, SPSS 16.0 để xử lý số liệu

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Xác định lưu lượng vận hành tối ưu

Đề tài đã tiến hành thiết kế cột lọc cát cải tiến theo nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt của các hộ gia đình Do đó cột lọc cần được vận hành với các mức lưu lượng tối đa nhưng vẫn đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đáp ứng chất lượng nước sử dụng cho sinh hoạt (QCVN 02:2009/BYT) Nghiên cứu đã vận hành cột lọc cát với các mức lưu lượng như bảng 4.1 và đã phân tích một số chỉ tiêu pH, độ đục,

chất rắn lơ lửng (SS), vi khuẩn E coli, tổng coliform

Bảng 4.1: Lượng nước thu được đối với các mức lưu lượng nạp

Hình 4.1: Giá trị pH của các mức lưu lượng nạp đầu vào và đầu ra của hệ thống

Kết quả ở hình 4.1 cho thấy giá trị pH của nước đầu vào dao động từ 6.79 đến 7.42 phù hợp khoảng pH cho phép của QCVN 02:2009 BYT (pH = 6.0 – 8.5),

pH của nước sau cột lọc (đầu ra) dao động từ 6.96 – 7.63 vẫn đạt khoảng pH cho phép của QCVN 02:2009/BYT Điều này cho thấy giá trị pH không thay đổi nhiều sau khi qua cột lọc cát