mô hình lọc nước cải tiến sử dụng ánh sáng mặt trời

Vì vậy chúng tôi đã đưa ra ý tưởng thiết kế một mô hình lọc nước vừa đáp ứng nhu cầu của bà con chúng ta lại vừa tiết kiệm chi phí phù hợp với điều kiện của bà con giá khoảng dưới 500.00

I Thông tin hoạt động

1 Tên ý tưởng :

“MÔ HÌNH LỌC NƯỚC CẢI TIẾN SỬ DỤNG ÁNH SÁNG

MẶT TRỜI”.

2 Thời gian thực hiện : Năm 2014

3 Địa điểm thực hiện : Các hộ gia đình thiếu nước sạch khu vực Đồng bằng

sông Cửu Long ( ĐBSCL)

4 Mô tả ý tưởng dự án :

Mô tả thực trạng :

Ở các vùng nông thôn thì tình trạng thiếu nước sạch đang diễn biến ngày càng phức tạp, đặc biệt là các hộ dân thuộc các tỉnh khu vực Đồng bằng sông Cửu Long Chúng tôi là những người con của đất nước được đào tạo về chuyên ngành Khoa học Môi trường thì nghĩa vụ, đóng góp những năng lực, hiểu biết, công sức của mình cho quê hương, cho cộng đồng là một việc làm hết sức thiết thực

Hiện tượng ô nhiễm nguồn nước tại các con sông, suối, ao hồ,…ngày càng nghiêm trọng hơn và thực sự trở thành vấn đề nan giải Nguyên nhân chủ yếu bởi các hoạt động nông nghiệp trong chăn nuôi, trồng trọt và sinh hoạt,… cùng với nguồn ô nhiểm từ tự nhiên do nước mưa chảy tràn trên bề mặt mang theo những vật chất (hữu cơ, phù sa,…) Hơn hết đây là vùng có lượng mưa lớn của nước ta và bà con chúng ta phải sống chung với nước lũ

Ở vùng sông nước này bà con chủ yếu là những người lao động có thu nhập trung thấp Vậy làm sao để có nước sạch để phục vụ cho nhu cầu sử dụng với khoản chi phí thấp nhất có thể Vì vậy chúng tôi đã đưa ra ý tưởng thiết kế một mô hình lọc nước vừa đáp ứng nhu cầu của bà con chúng ta lại vừa tiết kiệm chi phí phù hợp với điều kiện của bà con (giá khoảng dưới 500.000 ngàn đồng trở xuống) nhưng có thể sử dụng trong 2 năm lại vừa đảm bảo tiêu chuẩn nước sạch cho sinh hoạt và ăn uống

Các giải pháp mà địa phương đã thực hiện dể khắc phục thực trạng môi truờng bị xâm hại đó :

Đồng bằng Sông Cửu Long là vùng đất vốn nổi tiếng 2 con sông lớn (S Tiền

và S Hậu) cùng với mạng lưới sông ngòi chăng chịt thế nhưng do ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên – biến đổi khí hậu cũng như các hoạt động của con người thì nguồn nước sạch ngày càng bị ảnh hưởng Người dân nơi đây chủ yếu

sử dụng nước ở các con sông suối và nước ngầm sau đó để lắng và sử dụng Phương pháp này thực sự rất là tốn thời gian cũng như chất lượng nước chắc chắn sẽ không đảm bảo bởi sự nhiễm phèn, nhiễm mặn, kim loại nặng, thuốc chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu,…gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe

về lâu dài, đặc biệt là hàm lượng Coliform có trong nước Dó đó tình trạng dịch bệnh – tiêu chảy rất dễ bị bùng phát!!!

Nguồn nước được xem là một trong những con đường chính lan truyền hầu hết các dịch bệnh có thể lây lan qua đường ăn uống và sinh hoạt vì thế giải pháp trên là rất hữu dụng

Sáng kiến hay giải pháp mới nhằm khắc phục tình hình:

Mô hình lọc nước này hoàn toàn đáp ứng được những yêu cầu nói trên, thích hợp để ứng dụng tại khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long và đáp ứng được tiêu chuẩn nước sử dụng trong sinh hoạt vừa tiết kiệm chi phí cho bà con Ngoài ra

mô hình lọc này sẽ được mở rộng triển khai tại các tỉnh thành khác như ở Miền Trung…

Kế hoạch thực hiện :

Mục tiêu (kết quả mong muốn đạt được ): Mô hình lọc nước này đáp ứng nhu

cầu về nước sạch cần thiết cho bà con sử dụng nước ở các con sông , suối … Với mong muốn tạo ra một thiết bị lọc nước đơn giản giá thành thấp, dễ dàng sử dụng nhưng vẫn đảm bảo chất lượng sử dụng Góp phần tạo nên một cuộc sống thật sự có ý nghĩa, đảm bảo sức khỏe cho bà con nghèo ở nông thôn,…

Mô tả chi tiết sáng kiến, giải pháp mới :

Mô hình lọc nước là một phương pháp sử dụng khả năng hấp phụ của các loại vật liệu lọc (cát hoặc thạch anh, sỏi, đá xanh, than hoạt tính, xơ dừa,…) 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 Để giữ cho cát khỏi đi theo nước vào các ống thu nước, dưới lớp cát người ta đỡ một lớp bằng cuội, sỏi hoặc đá dăm nhỏ

Những loại vật liệu trên thực sự rất quen thuộc, gần gũi với chúng ta nhưng đem lại lợi ích thật bất ngờ

Ở mô hình này chúng tôi đặc biệt quan tâm đến mẫu nước mặt tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long và tính tiện dụng, khả thi của mô đối với người dân

Nhóm chúng tôi đã tận dụng đặc tính của các loại vật liệu trên thiết kế mô hình này

Ngoài ra, chúng tôi đã sử dụng nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời (Phương pháp SODIS) với cường độ ánh sáng và thời gian thích hợp để khử trùng lượng Coliform còn lại sau quá trình lọc áp lực Và điều lưu ý là phương pháp trên chỉ thực sự đạt được hoàn toàn khi trong nước không chứa chất hữu

cơ, cặn lơ lửng

HÌNH 1 : CẤU TẠO TỔNG QUÁT CỦA MÔ HÌNH LỌC NƯỚC

CẢI TIẾN SỬ DỤNG ÁNH SÁNG MẶT TRỜI

Mô hình lọc áp lực này cấu tạo gồm 3 bộ phận chính:

 Bộ phận chứa nước chưa lọc (có nắp đậy), ống dẫn và vòi sen tạo nước phun mưa

 Bộ phận chứa các lớp vật liệu lọc (đá xanh, sỏi, than hoạt tính, cát thạch anh, xơ dừa)

 Bộ phận khử trùng bằng tia sáng mặt trời - SODIS

Sử dụng chai nhựa trong (chai Coca – cola, chai nước khoáng, ) để chứa nước sau đã lọc tại bể áp lực

Chúng tôi nhận thấy rằng mô hình lọc này mang tính mới và thực sự tiện dụng cho các hộ gia đình vùng đồng bằng sông Cửu Long của chúng ta

HÌNH 2 : BỘ PHẬN CHỨA NƯỚC CHƯA LỌC VÀ TẠO MƯA

Chức năng :

Bộ phận chứa nước đầu vào có chức năng chứa nước và lắng cặn, đồng thời tạo

áp lực từ trên cao để tạo nước mưa thông qua vòi sen bằng nhựa, và phân bố nước đều trên bề mặt của bộ phân lọc chính phía dưới

THUYẾT MINH :

Thông số kỹ thuật của bình :

 Thùng nhựa (polymer) : cao khoảng 70cm

 Cách mặt đất khoảng 100cm bằng một giá đỡ, có thể làm bằng gỗ (tận dụng thế năng dòng chảy thay thế máy bơm, tiết kiệm nguồn năng lượng)

 Phía trên là nắp đậy tránh bụi bẩn từ môi trường bên ngoài

 Tại đây, bình chứa nước đồng thời là một bể lắng cặn lớn, cặn lơ lửng Phía dưới gần đáy bình (cách đáy bình khoảng 5 – 8cm) là ống dẫn nước

và van khóa, vòi sen

 Vòi sen được thiết kế tạo sự phân bố dòng chảy dạng phun mưa, phân bố dòng chảy đồng thời tạo điều kiện cho mẫu nước được tiếp xúc với O2

không khí tối ưu nhất

HÌNH 3 : CẤU TRÚC BỘ PHẬN LỌC

Bộ phận lọc nước:

Có khả năng chứa của bình lọc khoảng 20 – 30 l nước

Các lớp vật liệu lọc:

 Phía trên bộ phận lọc là lớp vật liệu kim loại dạng lưới chống rỉ (kích thước mắt lưới đủ để nước chảy qua và phân bố đều trên bề mặt bình lọc tăng khả năng tạo dòng nước dạng mưa) Lớp vật liệu lưới bằng nhựa hoặc cotton giữa các lớp vật liệu kích thước rất nhỏ chỉ cho nước đi qua

và giữ các lớp vật liệu lọc – Lớp vật liệu này tăng tuổi thọ vật liệu lọc và

có thể tháo lắp dễ dàng để thay mới vật liệu lọc sau một thời gian sử dụng nhất định

 Kích thước vật liệu theo chiều tăng dần từ trên xuống đáy

 Với hệ số tỉ lệ tối ưu như sau:

Sỏi lớn : sỏi nhỏ : cát : than hoạt tính : xơ dừa = 1 : 1 : 4 : 2 : 2

Cấu trúc chi tiết:

1 Lưới lọc bằng hợp kim inox :

 Gồm 2 lớp: tăng khả năng tiếp xúc với O2 trong không khí, giảm lưu lượng dòng chảy từ bể chứa và tạo nước dạng phun mưa tránh hiện tượng xói vào các lớp vật liệu lọc

 Kích thướt của các miếng lưới lọc tạo mưa là 17×17 cm và chiều cao của 4 trụ hàn với lưới là khoảng 70 cm Ngoài ra chức năng của các miếng lưới lọc tạo mưa này còn tăng thêm khả năng tiếp xúc giữa oxi không khí và nước đầu vào , nhằm tăng khả năng kết tủa và lắng tụ của các kim loại nặng trong nước, đặc biệt là Fe

 Mặt khác, tấm lưới trên có vai trò như một song chắn rác giữ mảnh vụn hữu cơ còn lại

 Bộ phận này được thiết kế độc đáo rất thuận tiện và dễ dàng tháo lắp khi làm sạch (vệ sinh)

2 Xơ dừa khô (đã qua xử lí).

Chức năng: là giá thể là môi trường sống cho các vi sinh vật có ích xử lý nước ,

cũng như tiêu diệt các vi sinh vật gây hại khác có trong nước Ngoài ra, chúng còn có tác dụng giữ lại các hợp chất kết tủa của kim loại nặng (kết hợp với oxi không khí) trên bề mặt

Fe2+ + H2O → Fe(OH)3 ↓ + H+

• Đây là phương pháp vi sinh nên việc tuyển chọn các vi sinh vật có ích được tiến hành sau khi nghiền nhỏ vật liệu và được cấy vào vật liệu trước khi cho vào bình lọc

• Tại lớp vật liệu lọc này các vi sinh vật có lợi sẽ tiếp xúc với nước thải và tiêu thụ cơ chất (chất hữu cơ, dinh dưỡng, các loại khoáng chất) để làm sạch nước

 Chúng tạo thành lớp màng sinh học gồm các vi sinh vật kỵ khí (bên ngoài) và hiếu khí (bên trong) cũng như các vi sinh vật tùy nghi

 Theo thời gian thì các hợp chất kết tủa sẽ bám dính vào sơ dừa Fe(OH)3 ↓

và Fe3+ sẽ góp phần xử lý Asen trong nước

• Lớp vật liệu này sau 1 thời gian sử dụng sẽ được làm sạch hoặc thay thế

do lớp màng vi sinh vật phát triển ngày càng dày hơn và có thể bị bong tróc ảnh hưởng hiệu suất của quá trình lọc cùng với các kết tủa kim loại nặng

 Đây là ý tưởng đột phá, nó có thể tận dụng những vật liệu sẵn có từ thiên nhiên như, sợi xơ dừa khô đã qua xử lý,… làm vật liệu lọc rất thân thiện với môi trường

3 Cát trắng sạch mịn

• Qua lớp cát trên cùng, nước đã được loại bỏ các cặn kích thước nhỏ ( bụi bẩn, sinh vật,…)

 Làm trong nước, ổn định pH

 Ngoài ra, còn có khả năng hấp thụ Mn ,sắt

4 Than hoạt tính:

• Nước sẽ thấm qua lớp than hoạt tính Lớp than hoạt tính này có tác dụng hấp phụ các chất độc hại (các hợp chất chứa vòng benzen, ), xử lí màu, mùi, chất rắn lơ lửng, và vi sinh vật gây hại

5 Sỏi nhỏ:

• Giá đỡ cho các lớp vật liệu phía trên, ổn định pH đồng thới là giá thể cho các vi sinh vật bám dính để phát triển và tạo độ thông thoáng

6 Sỏi lớn (đá xanh hoặc đá cuội): lớp vật liệu có kích thước lớn nhất, chịu

lực lớn nhất, ổn định pH và tạo khoảng trống để nước đi ra

 Cuối cùng là bình chứa nước đầu ra được nối với ống dẫn từ bình lọc

đi ra Nước này sẽ được đem khử trùng bằng phương pháp SODIS

 Lưu ý: các loại vật liệu trên cần được làm sạch Sau đó, vận hành mô

hình ổn định bằng nước máy trong khoảng thời gian xác định, lưu lượng nước phù hợp trước khi vận hành mô hình bằng mẫu nước

HÌNH 4 : KHỬ TRÙNG - DÀN PHƠI SODIS

THUYẾT MINH : Hiện tại thì nhóm chúng tôi đang trong quá trình hoàn thành

sản phẩm, và đã làm xong dản phơi SODIS ( như trên hình )

 Dàn phơi SODIS, được làm bằng mái tôn trắng có khả năng hấp thụ và phản xạ ánh sáng mặt trời tăng hiệu quả xử lí với chiều rộng là 80cm,

chiều dài 120cm, chiều cao là 50cm Thích hợp cho người lớn và trẻ em mang chai nước sau khi lọc để đi phơi mà không bị vướn, tránh nguy hiểm khi leo lên mái nhà !

 Dàn phơi được thiết kế có thể phơi từ 10 – 15 chai Coca 1.5 lit và khoảng thời gian phơi nắng tối ưu khoảng 6h (trời đủ nắng)

Nước sau khi đã qua lớp vật liệu lọc đã đảm bảo nhưng về chỉ tiêu vi sinh vật như coliform thì vẫn chưa được an toàn vì vậy cần được khử trùng bằng phương pháp thích hợp SODIS là phương pháp đáp ứng được yêu cầu trên, SODIS tạo nên sự khác biệt với phương pháp đun sôi truyền thống vừa tốn thời gian và nguồn nhiên liệu mà vẫn đem lại hiệu quả cao Đây là một trong giải pháp vừa tiết kiệm lại vừa thân thiện với môi trường

Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cũng như các thử nghiệm thực

tế cho thấy sau khi phơi 6 giờ dưới ánh sáng mặt trời, các chai nước phơi theo phương pháp SODIS có khả năng tiêu diệt 99% các mầm bệnh trong nước là vi khuẩn, virus và 95% các mầm bệnh là động vật đơn bào và ký sinh trùng Với những kết quả khả quan này, phương pháp SODIS đã được Tổ chức Y tế thế giới chính thức khuyến cáo sử dụng như là một giải pháp xử lý nước bổ sung hoặc thay thế cho đun sôi

=> Hiện tại chúng tôi đang làm thêm các mô hình nhỏ bằng chai Coca để đánh giá chất lượng của các loại vật liệu lọc và kiểm tra các thông số đầu ra nhằm tìm ra loại vật liệu lọc tối ưu nhất để ứng dụng vào mô hình lớn – 50 lít Với mong muốn tạp ra được sản phẩm chất lượng, tức là nước sau khi lọc

và áp dụng các nguyên lý lọc của mô hình thì có thể uống được vì vậy chúng tôi đầu tư rất nhiều chất xám, vật liệu và đam mê của mình vào đónhưng với tầm của một sinh viên thì còn có nhiều vấn đề khó khăn về tài chính vì vậy chúng tôi mong muốn được xét duyệt học bổng Tiếp sức những ước mơ để có thêm kinh phí và động lực cho đề tài này xớm được ứng dụng phục vụ cho bà con đang thiếu nước sạch ở đồng bằng sông Cửu Long.

Theo kế hoạch thì khoảng cuối tháng 9/2014 thì mô hình lọc nước quy mô hộ gia đình sẽ thành phầm và nếu như nhận được nguồn hở trợ kịp thời thì mô hình sẽ hoàn thành xớm hơn !

- Những thay đổi hoạt động tạo ra (đối với đối tượng hưởng lợi và bản thân

người thực hiện)

Như đã trình bày thì đây là ý tưởng hoàn toàn đáp ứng các nhu cầu về nước sạch cho người dân ở những khu vực thiếu nước sạch, cũng như chi phí thấp và đảm bảo chất lượng nước sinh hoạt và nó rất khả thi để ứng dụng, đặc biệt là ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long, và trong tương lai chúng tôi sẽ ứng dụng mô hình này ở bất cứ nơi đâu trên cả nước đang thiếu nước sạch hoặc nước bị ô nhiễm và tỉnh Ninh Thuận là một trong những tỉnh rất thích hợp với mô hình bởi vì ánh nắng mặt trời rất mạnh và tỉnh đang thiếu nước sạch vì quá khô cằn Đối với bản thân chúng tôi thì việc ứng dụng rộng rãi mô hình là một nguồn hạnh phúc vì chúng tôi đã cống hiến sức trẻ của mình cho Quê hương và thể

hiện rằng thế hê trẻ bây giờ không phải đang đi thục lùi mà là đang đi lên, mang trong mình khát vọng xây dựng Tổ quốc

Các dự án và ý tưởng mà chúng tôi đang lên kế hoạch thực hiện trong tương lai :

Hiện tại các ý tưởng của chúng tôi đều đáp ứng các nhu cầu trong các lĩnh vực :

• Năng lượng sạch

• Xử lý chất thải rắn nông nghiệp – bùn thải thủy sản

• Lọc không khí sạch …

1 Mô hình khử nước mặn thành nước ngọt sử dụng ánh sáng mặt trời

2 Mô hình cải tạo bùn thải từ ao nuôi thủy sản thành phân cón hữu cơ vi sinh và kết hợp

nôi trùn quế

3 Chai mặt trời cải tiến + “Chai mặt trăng”

4 Ba lô lọc nước di động sử dụng vật liệu nano TiO2 để diệt khuẩn

5 Bếp năng lượng mặt trời

6 Khẩu trang hoạt tính cải tiến

…