sáng kiến kinh nghiệm: Đề tài giếng nổi, dùng cho vùng ngập lụt ô nhiễm nước

Phần thứ nhất: MỞ ĐẦU I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Vai trò của nước sạch đối với con người Nước sạch đóng vai trò rất quan trọng đối với sức khỏe và cuộc sống của con người. Nước sạch giúp cho con người duy trì cuộc sống hàng ngày bởi con người sử dụng nước sạch để phục vụ cho các nhu cầu ăn uống, hoặc sử dụng cho các hoạt động sinh hoạt như tắm rửa, giặt giũ, rửa rau, vo gạo... Để thỏa mãn các nhu cầu vệ sinh cá nhân và sinh hoạt, mỗi người cần tới khoảng 120 lít nướcngày. Sử dụng nguồn nước ô nhiễm để sinh hoạt, kéo theo một số bệnh cấp và mãn tính như: Bệnh viêm màng kết, bệnh ung thư, bệnh truyền nhiễm, bệnh đường ruột, bệnh ngoài da và một số bệnh hiểm nghèo do độc tố trong nước…cho người sử dụng. 2. Tác hại của nguồn nước bị nhiễm bẩn Theo tổ chức Y tế thế giới, hiện nay đến 80% bệnh tật ở các quốc gia đang phát triển có liên quan đến nguồn nước và môi trường. Tại Việt Nam, mỗi năm có đến 9.000 trường hợp tử vong, 200.000 người mắc bệnh ung thư mà nguyên nhân chính bắt nguồn từ ô nhiễm nguồn nước 9. Hình 1. Các bệnh liên quan đến nguồn nước bị nhiễm bẩn 3. Đặc điểm địa lý của xã Bình Hòa Krông Ana (2) + Địa hình: Phía Bắc: Giáp thị trấn Buôn Trấp Phía đông: Giáp Quảng Điền Phía Tây, Phía Nam: Tiếp giáp với cánh đồng lớn, nằm trong lưu vực sông Krông Ana sông Krông Nô. Hình 2. Địa bàn xã Bình Hòa, huyện Krông Ana + Khí hậu Mùa mưa, từ đầu tháng 5 đến cuối tháng 10. Lượng mưa bình quân các xã như Bình Hòa, Quảng Điền, Dur Kmăl có lượng mưa từ 1.900 mm 2.100 mm, cao hơn so với các xã khác trên địa bàn, tập trung 94% lượng mưa hàng năm. Độ ẩm từ 8183%. + Thủy văn Sông Krông Ana chảy dọc theo hướng Đông Nam Tây Bắc, dòng chảy bình quân 125 m3 giây. + Sinh hoạt của người dân mùa lũ Các hộ dân thuộc xã Bình Hòa nằm trong lưu vực sông Krông Ana sông Krông Nô bị nước dâng cao, gây ngập lụt, có những đợt lũ kéo dài cả tháng. Hầu hết đường sá, nhà cửa, hoa màu… đều chìm trong nước. Hình 3. Người dân ven sông Krông Ana vào mùa lũ

Phần thứ nhất: MỞ ĐẦU

1 Vai trò của nước sạch đối với con người

Nước sạch đóng vai trò rất quan trọng đối với sức khỏe và cuộc sống của conngười Nước sạch giúp cho con người duy trì cuộc sống hàng ngày bởi con người

sử dụng nước sạch để phục vụ cho các nhu cầu ăn uống, hoặc sử dụng cho các hoạtđộng sinh hoạt như tắm rửa, giặt giũ, rửa rau, vo gạo Để thỏa mãn các nhu cầu vệsinh cá nhân và sinh hoạt, mỗi người cần tới khoảng 120 lít nước/ngày

Sử dụng nguồn nước ô nhiễm để sinh hoạt, kéo theo một số bệnh cấp và mãntính như: Bệnh viêm màng kết, bệnh ung thư, bệnh truyền nhiễm, bệnh đường ruột,bệnh ngoài da và một số bệnh hiểm nghèo do độc tố trong nước…cho người sửdụng

2 Tác hại của nguồn nước bị nhiễm bẩn

- Theo tổ chức Y tế thế giới, hiện nay đến 80% bệnh tật ở các quốc gia đang pháttriển có liên quan đến nguồn nước và môi trường Tại Việt Nam, mỗi năm có đến9.000 trường hợp tử vong, 200.000 người mắc bệnh ung thư mà nguyên nhân chínhbắt nguồn từ ô nhiễm nguồn nước [9]

Hình 1 Các bệnh liên quan đến nguồn nước bị nhiễm bẩn

3 Đặc điểm địa lý của xã Bình Hòa- Krông Ana ([2])

+ Địa hình:

- Phía Bắc: Giáp thị trấn Buôn Trấp

- Phía đông: Giáp Quảng Điền

- Phía Tây, Phía Nam: Tiếp giáp với cánh đồng lớn, nằm trong lưu vực sông Krông Ana- sông Krông Nô

Hình 2 Địa bàn xã Bình Hòa, huyện Krông Ana

+ Khí hậu

- Mùa mưa, từ đầu tháng 5 đến cuối tháng 10 Lượng mưa bình quân các xãnhư Bình Hòa, Quảng Điền, Dur Kmăl có lượng mưa từ 1.900 mm - 2.100 mm, caohơn so với các xã khác trên địa bàn, tập trung 94% lượng mưa hàng năm

- Độ ẩm từ 81-83%

+ Thủy văn

Sông Krông

Sông Krông Ana chảy dọc theo hướng Đông Nam- Tây Bắc, dòng chảy bìnhquân 125 m3 /giây.

+ Sinh hoạt của người dân mùa lũ

Các hộ dân thuộc xã Bình Hòa nằm trong lưu vực sông Krông Ana- sôngKrông Nô bị nước dâng cao, gây ngập lụt, có những đợt lũ kéo dài cả tháng Hầuhết đường sá, nhà cửa, hoa màu… đều chìm trong nước

Hình 3 Người dân ven sông Krông Ana vào mùa lũ

Hình 4 Sinh hoạt các hộ dân với nguồn nước bị ngập lụt- ô nhiễm nước

Hình 5 Nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt

Nhận xét về chất lượng nước: Trong năm, 6 tháng mùa mưa ở Tây nguyên nói

chung, địa phương em nói riêng Những hộ dân ven sông Krông Ana; sông Krông

Nô vào mùa mưa lũ, nước sông dâng cao, giếng nước bị ngập, nguồn nước sinhhoạt bị nhiễm phù sa; chất thải động- thực vật…,do vậy, phải sử dụng nước sinhhoạt bị ô nhiễm trong thời gian dài Điều này ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe ngườidân và sự phát triển của xã hội!

Kết quả xét nghiệm mức độ ô nhiễm trên sông Krông Ana [Phụ lục 1], cho thấy: Màu sắc, độ đục, chỉ số Pecmanganat, hàm lượng sắt, Escherichia coli… quá cao so với QCVN 02:2009/ BYT.

4 Vấn đề đặt ra

Người dân vùng trũng, trong lưu vực sông Krông Ana; sông Krông Nô vào mùamưa, có những đợt ngập- lụt kéo dài cả tháng trời Người dân luôn phải tiếp cận vớinguồn nước sinh hoạt bị ô nhiễm

Sống trong nước, mà thiếu nước! Có cách nào để hạn chế nguồn nước sinh hoạt

bị ô nhiễm hay không? Muốn vậy, cần có một thiết bị lọc nước phù hợp, thỏa mãncác yêu cầu sau:

 Chiết xuất nước sạch từ nguồn nước ô nhiễm sẵn có

 Nổi trên mặt nước, di chuyển dễ dàng

 Không sử dụng năng lượng điện (mùa lũ thường mất điện)

 Tiện lợi, dễ sử dụng, dễ thay thế, phù hợp với điều kiện và hoàn cảnhvùng lũ

1 Ý tưởng nghiên cứu

Để hình thành nên ý tưởng, bản thân đã đúc kết kinh nghiệm từ thực tế trong mùa mưa lũ và một số giải pháp mà chính quyền địa phương, cũng như các doanh nghiệp đã thực hiện như:

+ Ủng hộ nước sạch cho vùng lũ

- Nguồn nước ủng hộ: Số lượng hạn chế, chia sẻ không đều, vùng càng cần nướcsạch thì càng khó tiếp cận

- Vận chuyển: Nhân lực tham gia, phương tiện vận chuyển, kinh phí hỗ trợ và một số hệ lụy khác đi kèm.

 Nguồn nước ủng hộ chỉ mang tính chất động viên, tương trợ, “Lá lành đùm lá rách” chỉ đáp ứng vấn đề tinh thần là chủ yếu

+ Thay thế phương pháp xử lí tình huống tại chỗ

- Sử dụng phèn chua làm lắng động các chất cặn bã, lấy nước sạch để dùng

- Cloramin B giúp diệt khuẩn, tẩy trùng làm sạch nguồn nước.

 Các phương pháp này vẫn tốn kém, đôi khi không có sẵn các chất nói trên và không chủ động được nguồn nước sau xử lí.

+ Thay thế máy lọc nước, thông thường

Có nhiều loại máy lọc nước trên thị trường, với nhiều tính năng hiện đại: Lọcđược nước tinh khiết, vô trùng có thể uống trực tiếp, loại bỏ các độc tố có trongnước, có nhiều tính năng thông minh Tuy nhiên đối với các loại máy lọc này, hoạtđộng cần có nguồn điện, nguồn cấp nước phải có áp lực nước, từ trên cao hoặc máybơm cao áp, vị trí đặt cố định và chắc chắn, lượng nước xử lý không nhiều do thểtích quá bé, không phù hợp với vùng lũ lụt, ô nhiễm

 Các loại máy trên thị trường không phù hợp với những vùng: Mùa nước nổi, vùng lũ lụt, vùng triều cường, vùng chiêm trũng…

Từ những lý do trên, nhóm đã đưa ra ý tưởng thiết kế và chế tạo một thiết bị lọc nổi trên mặt nước với nguyên tắc hoạt động, giống các thiết bị lọc nước thông thường đã có mặt trên thị trường Tích hợp tính năng mới, có thể nổi trên mặt

nước, lọc được nước sạch trong nguồn nước bị ô nhiễm, ý tưởng “Giếng nổi, dùng cho vùng ngập lụt- ô nhiễm nước” được hình thành, thiết bị này có thể giải quyết

được phần nào vấn đề nước sinh hoạt cho các hộ dân bị ngập lụt trên địa bàn xã Bình Hòa, huyện Krông Ana, tỉnh Đắk Lắk mùa mưa lũ.

2 Phương pháp nghiên cứu

- Phân tích thực tế: Theo dõi các hộ dân vùng ven sông Krông Ana, xã Bình

Hòa, sử dụng nước sinh hoạt vào mùa mưa lũ Phân tích mức độ ô nhiễm nguồnnước sông Krông Ana mùa lũ

- Phân tích nguyên lý: Từ các chất gây ô nhiễm có trong nguồn nước, tìm ra

các vật liệu lọc phù hợp Kết hợp với phương pháp đọc, nghiên cứu các tài liệu trênmạng Internet

- Thực hành, kiểm nghiệm: Các công đoạn thiết kế- chế tạo- vận hành, kiểm

tra và đánh giá kết quả

lơ lửng, không kết tủatrong nước rất tốt Giá cátthạch anh có giá rất rẻ

Than hoạt tính ([10])

Than hoạt tính là từ

dùng chung để chỉ các

loại Than đã được

hoạt hóa (Than được

- Lọc nước: Giếng khoan,giếng khơi, nước sông,dùng cho sinh hoạt

- Công dụng: khử màu,mùi, khử độc, thuốc bảo vệ

đốt trong môi trường

không có Oxy ở nhiệt

độ 800 – 900 độ C)

thực vật, tạp chất hữu cơ,

xử lý Fe, mangan, Asen

Vật liệu lọc đa năng

ODM-2F ([3])

Thành phần chính

là diatomit, zeolit,

bentonit) được hoạt

hóa ở nhiệt độ cao,

đưa vào ứng dụng từ

những năm 1998 ở

Liên Bang Nga…

- Có khả năng khử arsen,khử Flo trong nước

- Giảm hàm lượng một sốhợp chất hữu cơ có trongnước

- Khử các kim loại nặngnhư đồng, kẽm, crom,niken

không giảm lưu lượng

của nước, không lẫn

các tạp chất độc hại

Xử lý nước cấp, nướctinh khiết, nước sinh hoạtcho hộ gia đình và côngnghiệp

Xử lý nước thải sinhhoạt, công nghiệp, đô thị lõi lọc, sỏi đỡ luôn là lớpdưới cùng trong cột lọc hay

bể lọc

Sỏi lọc nước ([8])

Sỏi lọc nước hay còn

gọi là sỏi đỡ hay sỏi

thạch anh là vật liệu

lọc nước rất phổ biến

hiện nay

Sỏi lọc nước có tác dụnglọc và ngăn chặn các thànhphần lơ lửng có kích thướcnhỏ không kết tủa tự nhiênđược trong nguồn nước

trong mỗi tế bào hạt

nhỏ sau khi nở chứa

2 Các mô hình máy lọc nước, trên thị trường ([5]):

Các mô hình lọc nước, hướng dẫn cụ thể cách thiết kế một máy lọc nước với các loạt vật liệu lọc ứng với các thành phần cần lọc có trong nước

II THỰC TRẠNG

1 Mục tiêu và nhiệm vụ

+ Mục tiêu:

 Chế tạo thiết bị lọc nước, nổi trên mặt nước

 Có nước cho một hộ dân, nấu cơm, canh, nước uống và rửa rau, bát đũa hằng ngày

 Lọc nước chứa phù sa, chất thải, xác động- thực vật có trong nước ở sôngngòi, ao, hồ

 Dễ làm, dễ sử dụng, kinh phí phù hợp với người dân Đặc biệt dân nghèovùng lũ

+ Nhiệm vụ của đề tài:

Tìm ra vật liệu nhẹ, nổi trên mặt nước

 Chọn vật liệu lọc có trên thị trường, phù hợp với nguồn nước nhiễm phù sa

 Sắp xếp các lớp lọc, lọc nước cho hiệu quả cao nhất

 Lọc liên tục, khi không có tác động của con người

2 Thiết kế

- Mô hình thiết kế, nguyên lí hoạt động của thiết bị

Cát hạt lớn Cát mịn Hạt lọc đa năng Than hoạt tính Sỏi lớn

Phao

Nước sạch

- Vật liệu mặt ngoài, mặt trong, mặt ngăn cách đều bằng nhựa

- Các lớp lọc có độ dày (1,5-2cm): Cát hạt lớn (cao 5cm); Cát hạt mịn (cao30cm); Hạt lọc đa năng (cao 35cm); Than hoạt tính (cao 30cm); Sỏi lọc lớn (cao5cm)

- Phao, làm bằng vật liệu xốp nhẹ.

+ Bản vẽ chi tiết

- Phao

37cm 52cm

- Thân lọc

35cm

21cm 24cm 27cm 30cm

27cm 30cm 33cm 36cm

40cm

- Các lớp chứa vật liệu ở thân lọc

-Nước sau khi lọc

- Mô hình sản phẩm:

III CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1 Chu n b ẩn bị ị

- Vật liệu lọc: Than hoạt tính, hạt lọc đa năng, có sẵn trên thị trường, cát mịn, cátlớn, sỏi, có thể tìm kiếm ngoài tự nhiên Các loại vật liệu lọc được rửa sạch

Than hoạt tính Hạt lọc đa năng

Sỏi lọc Cát hạt lớn

Cát mịn

- Vật liệu chế tạo

Vật liệu làm phao, vỏ ngoài, bình chứa làm từ xô nhựa, có sẵn trên thịtrường Xốp có thể tận dụng, từ các thùng xốp không sử dụng

- Dụng cụ gia công: Dụng cụ có thể mua, hoặc mượn

Tác gi : ả: Nguy n Thành Vinh ễn Thành Vinh Trang 18

Xô-làm thùng chứa, vỏ phao Xốp- làm phao

- Bể thử nghiệm, cho dự án

2 Quá trình thi công

(0,5 kg xốp)

26cm 22cm

26cm 32cm

40cm

(19,2 kg vật liệu lọc) (Thiết bị chìm trong nước)

- Kết luận: Kích thước của phao nhỏ (khối lượng 0,5kg), chưa đảm bảo nâng

thiết bị nổi trên mặt nước Nước vào đầy bể chứa cùng với vật liệu lọc, nhấn chìmtoàn bộ thiết bị

(0,7 kg xốp)

Mức cho nước

26cm 22cm

26cm 32cm

40cm

(19,2 kg vật liệu lọc) (Mức nước bên ngoài,

thấp hơn mức cho nước)

Kết luận: Chiều cao của phao lớn (18cm, K.lượng 0,7kg xốp), vật liệu lọc chưa đủ

nặng thắng áp lực nước, làm mức nước bên ngoài thấp hơn mức cho nước

Thiết bị không hoạt động

27cm 30cm 36cm

40cm

(22,5 kg Vật liệu lọc)

(Hoạt động tốt)

Kết luận: Tăng đường kính, tăng khối lượng xốp, giảm chiều cao của phao (đường

kính vòng ngoài 52cm, cao 11cm, khối lượng 0,75kg xốp) Thiết bị hoạt động tốt.

3.2 Mức độ lọc nước của thiết bị

Than hoạttính(dày/KL)

Hạt lọc đanăng(dày/KL)

Lớp sỏi lớn(dày/KL)

Tổng(dày/KL)

5cm

(3,5kg)

15cm(7kg)

5cm(1,5kg)

10cm(4kg)

5cm(3,2kg)

40cm(19,2kg)

Kết luận:

Nước sông Krông Ana chứa nhiều phù sa, độ dày các lớp chưa thể lọc triệt để tạpchất có trong nước Sử dụng cát mịn phù sa lọc không sạch, nước còn đục

Than hoạttính(dày/KL)

Hạt lọc đanăng(dày/KL)

Lớp sỏi lớn(dày/KL)

Tổng(dày/KL)

4cm

(2,8kg)

20cm(9,2kg)

4cm(1,0kg)

8cm(3,5kg)

4cm(2,7kg)

40cm(19,2kg)

Kết luận: Nước trong hơn nhiều, so với thí nghiệm lần 1.

Kết quả xét nghiệm, mức độ ô nhiễm sau lần thứ nghiệm thứ hai [Phụ lục 2] , cho thấy: Màu sắc, độ đục, chỉ số Pecmanganat, hàm lượng sắt; Escherichia coli…giảm rõ rệt.

Lớp vật liệulọc giữa

Lớp vật liệu lọc trong cùng

Tổng

Cátlớn

Cát mịn Hạt lọc đa

năng

Thanhoạttính

Lớp sỏilớn

Kết luận: Chất lượng nước như nước giếng thông thường.

Sau khi thực hiện các thí nghiệm khác nhau để lựa chọn các thông số cấu tạocũng như phân bố thành phần các cấp lọc, nhóm đã tiến hành thực nghiệm trên thực

tế trên sông Krông Ana, thiết bị lọc tốt, cho 1,5 -2 lít nước/1giờ

Thử nghiệm trên sông Krông Ana

Kết quả xét nghiệm, mức độ ô nhiễm sau lần thứ nghiệm thứ ba [Phụ lục 3],

cho thấy: Các chỉ số Màu sắc, độ đục, chỉ số Pecmanganat, hàm lượng sắt, Escherichia coli…nằm trong giới hạn tối đa cho phép, theo QCVN 02:2009 của

Bộ Y tế.

IV TÍNH MỚI CỦA GIẢI PHÁP

- Sắp xếp hợp lí, bố trí các lớp vật liệu lọc, tăng độ dày của các lớp lọc, sử

dụng một số lớp lọc thông minh (Hạt lọc đa năng, than hoạt tính gáo dừa ).Chất lượng nước sau khi lọc đạt chất lượng cao

- Bộ phận Phao, làm nổi thiết bị nên phù hợp với vùng lũ lụt.

- Thiết bị không sử dụng điện để bơm nước, chỉ sử dụng chênh lệch áp suất

trong thiết bị và ngoài môi trường

- Thiết bị không cần cấp nước, chỉ lấy nước để sử dụng.

V HIỆU QUẢ SỬ DỤNG

- Căn cứ kết quả xét nghiệm lần ba cho thấy, nước ô nhiễm sau khi qua các tầng

lọc của thiết bị, đã bị loại bỏ một số chất gây ô nhiễm, đảm bảo nguồn nước sinhhoạt của người dân, theo quy định của Bộ Y tế ([6])

- Trọng lượng của phần chứa vật liệu, lớp lọc chìm trong nước gây chênh lệch áp

lực nước ở ngoài lớn hơn, nên nước chảy vào trong cho đến khi mực nước trong vàngoài cân bằng với nhau

- Bộ phần phao làm bằng xốp nhẹ, bảo đảm “Giếng nổi…” nổi ở mức cho phép.

- “Giếng nổi…” có thể sử dụng tốt, cho các hộ dân vùng ngập lụt, thuộc xã Bình

Hòa, huyện Krông Ana, tỉnh Đắk Lắk vào mùa mưa lũ

- “Giếng nổi…” có thể lọc được lượng nước từ 1,5- 2 lít/ 1giờ.

Phần thứ 3: KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ

Nước ta, nắng lắm, nhiều mưa, sông ngòi chằng chịt Nhiều vùng bị ngập lụt,

nguồn nước sinh hoạt ô nhiễm, với thiết bị“Giếng nổi - dùng cho vùng ngập lụt- ô nhiễm nước” có thể ứng dụng rộng rãi ở nhiều vùng trong cả nước với điều kiện:

- Thay đổi vật liệu lọc, tùy thuộc vào mức độ của các chất gây ô nhiễm.

- Tùy theo nhu cầu sử dụng nước, có thể thay đổi kích thước của thiết bị.

- Các lớp lọc được lắp ghép lồng nhau, nên rất dễ thay thế hay vệ sinh vật liệu

lọc

- Vật liệu chế tạo sản phẩm, vật liệu lọc có sẵn trên thị trường, giá cả vừa phải.

Một số vật liệu có thể tận dụng từ thiên nhiên

- Giá thành 26000đ của thiết bị nói trên, với một số tính năng vượt trội so với

các thiết bị lọc tiền triệu trên thị trường Thiết bị “Giếng nổi…” là một lựa chọn hợp lí cho một số hộ dân

- Thiết bị dễ chế tạo, dễ lắp ráp, dễ vận hành, gần gũi với môi trường.

 Các hộ dân ven sông Krông Ana, thuộc xã Bình Hòa nói riêng, các hộ dân

vùng lũ nói chung có thể tự chế tạo cho mình một thiết bị lọc nước như thiết bị

“Giếng nổi - dùng cho vùng ngập lụt- ô nhiễm nước” để có nước sinh hoạt vào mùa mưa lũ.

-TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Cát, sỏi lọc nước Được truy lục từ Xuyên Việt: http://vatlieuloc.net/san-pham/

cat-soi-loc-nuoc.html

[2] Điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên Opgehaald van

nhien-1288.html

http://krongana.daklak.gov.vn/gioi-thieu/ieu-kien-tu-nhien-va-tai-nguyen-thien-[3] Hạt ODM- 2F Được truy lục từ TABICO: https://locphen.vn/hat-odm-2f.html [4] Hạt xốp 4 Được truy lục từ TÂN PHÚ QUÝ: http://muthotga.vn/hat-xop-4 [5] Hệ thống xử lí nước nhiễm phèn đơn giản Được truy lục từ TABICO Xử lí

nước Tân Bình: gian.html

https://locphen.vn/huong-dan-lam-he-thong-xu-ly-nuoc-phen-don-[6] Nước sinh hoạt gia đình Được truy lục từ

http://nuocsinhhoat.com/tieu-chuan-nuoc-sinh-hoat-cua-bo-y-te-moi-nhat-2.html

[7] Sỏi đỡ lọc nước Được truy lục từ XUYÊN VIỆT:

http://vatlieuloc.net/san-pham/soi-loc-nuoc.html

[8] Sỏi lọc nước Được truy lục từ TẬP ĐOÀN SƠN HÀ: https://datrangtri.net.vn/

soi-ung-dung-trong-loc-nuoc

-PHỤ LỤC Phụ lục 1

Phụ lục 2

Phụ lục 3