Đề tài Xử lý nước giếng khoan bằng vật liệu mới quy mô hộ gia đình

1. Lý do nghiên cứu Hiện nay, do tác động của biến đổi khí hậu dẫn đến cạn kiệt, ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất và đời sống người dân. Tại Việt Nam, mức độ ô nhiễm và khan hiếm nguồn nước đang trong tình trạng báo động. Những hệ lụy về thiếu nước sạch đang ảnh hưởng trực tiếp  đến đời sống người dân. Dưới đây là một vài con số về thực trạng nước sạch tại Việt Nam: + Việt Nam hiện có khoảng 17,2 triệu người (tương đương 21,5% dân số) đang sử dụng nguồn nước sinh hoạt từ giếng khoang, chưa được kiểm nghiệm hay qua xử lý, theo thống kê của Viện Y học Lao động &Vệ sinh Môi trường.  +Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên - Môi trường, trung bình mỗi năm Việt Nam có khoảng 9.000 người tử vong vì nguồn nước và điều kiện vệ sinh kém. Cũng theo đánh giá tổng hợp của Bộ, hàng năm gần 200.000 người mắc bệnh ung thư mới phát hiện mà một trong những nguyên nhân chính bắt nguồn từ ô nhiễm môi trường nước. Tại nhiều vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, hầu hết các sông hồ đều ô nhiễm khiến người dân vốn đã nghèo lại thêm khổ vì thiếu nước sạch. Không ít nơi phải đi xa vài cây số để lấy nước sạch, hoặc phải mua nước với giá đắt đỏ về dùng. Tại những vùng bị thiên tai, lũ lụt, người dân phải chịu cảnh thừa nước bẩn, thiếu nước sạch. Vì vậy, chúng em đã bắt tay nghiên cứu đề tài “Xử lý nước giếng khoan bằng vật liệu mới quy mô hộ gia đình” 2. Câu hỏi nghiên cứu Dự án nghiên cứu nhằm trả lời những câu hỏi: - Nguồn gốc của các chất gây ô nhiễm nguồn nước? - Than hoạt tính là gì? - Tác dụng lọc nước của các loại vật liệu: Hạt aluwat, hạt xốp, mangan, than hoạt tính, cát thạch anh? 3. Những lợi ích dự án mang lại - Góp phần vào công cuộc bảo vệ môi trường, bảo vệ nguồn nước sạch, đẩy lùi nạn thiếu nước sạch. - Cải tiến hợp lí những sản phẩm đã có trên thị trường, nhưng vẫn giữ nguyên những ưu điểm hiện có của các sản phẩm. - Phổ biến sản phẩm cho mọi người đều có thể tự làm ra sản phẩm và vận hành một cách dễ dàng, nhất là những hộ ở vùng nông thôn, vùng sâu vùng xa hay những nơi thiếu nước sạch. Giúp tiết kiệm chi phí sinh hoạt hằng tháng. - Phát triển sản phẩm theo hướng thân thiện môi trường - Đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng, thúc đẩy phát triển thể chất của nhân loại nói chung và người Việt Nam nói riêng. 4. Những công việc chính đã thực hiện 4.1. Thời gian nghiên cứu Chúng em bắt đầu nghiên cứu đề tài này từ 25/08/2016 đến 28/11/2016 4.2. Khó khăn, thuận lợi khi triển khai dự án Khó khăn: Thời gian nghiên cứu ngắn, vốn kiến thức của chúng em còn hạn chế, điều kiện nhà trường vẫn còn khó khăn Thuận lợi: được tiếp xúc trực tiếp với những hộ gia đình vẫn còn gặp khó khăn trong vấn đề thiếu nước sạch tại xã. 4.3. Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu một cách có hiệu quả đề tài này chúng em sử dụng kết hợp các phương pháp sau: Phương pháp nghiên cứu tài liệu: tập hợp, hệ thống hóa tài liệu. Phương pháp mô hình hóa. Phương pháp thực nghiệm 4.4. Thực nghiệm * Nguồn gốc của các chất gây ô nhiễm nguồn nước: Nước bị ô nhiễm là do sự phủ dưỡng xảy ra chủ yếu ở các khu vực nước ngọt và các vùng ven biển, vùng biển khép kín. Do lượng muối khoáng và hàm lượng các chất hữu cơ quá dư thừa làm cho các quần thể sinh vật trong nước không thể đồng hoá được. Kết quả làm cho hàm lượng ôxy trong nước giảm đột ngột, các khí độc tăng lên, tăng độ đục của nước, gây suy thoái thủy vực. Ô nhiễm tự nhiên Là do mưa,tuyết tan, lũ lụt, gió bão hoặc do các sản phẩm hoạt động sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng. Cây cối, sinh vật chết đi, chúng bị vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ. Một phần sẽ ngấm vào lòng đất, sau đó ăn sâu vào nước ngầm, gây ô nhiễm hoặc theo dòng nước ngầm hòa vào dòng lớn. Lụt lội có thể làm nước mất sự trong sạch, khuấy động những chất dơ trong hệ thống cống rãnh, mang theo nhiều chất thải độc hại từ nơi đổ rác và cuốn theo các loại hoá chất trước đây đã được cất giữ. Nước lụt có thể bị ô nhiễm do hoá chất dùng trong nông nghiệp, kỹ nghệ hoặc do các tác nhân độc hại ở các khu phế thải. Ô nhiễm nước do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mòn, bão, lụt,...) có thể rất nghiêm trọng, nhưng không thường xuyên, và không phải là nguyên nhân chính gây suy thoái chất lượng nước toàn cầu. Ô nhiễm nhân tạo - Từ sinh hoạt Nước thải sinh hoạt: là nước thải phát sinh từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, cơ quan trường học, chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người. Thành phần cơ bản của nước thải sinh hoạt là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (cacbohydrat, protein, dầu mỡ), chất dinh dưỡng (photpho, nitơ), chất rắn và vi trùng. Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng nước thải cũng như tải lượng các chất có trong nước thải của mỗi người trong một ngày là khác nhau. Nhìn chung mức sống càng cao thì lượng nước thải và tải lượng thải càng cao. - Từ các chất thải công nghiệp Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải. Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải công nghiệp không có thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thể. Ví dụ: nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa lượng lớn các chất hữu cơ; nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngoài các chất hữu cơ còn có các kim loại nặng, sulfua,... Ngoài các nguồn gây ô nhiễm chính như trên thì còn có các nguồn gây ô nhiếm nước khác như từ y tế hay từ các hoạt động sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp của con người * Mô hình hệ thống:  Mô hình hệ thống lọc gồm 3 bình :1 bình nhỏ đặt trên cùng chứa các hạt aluwat; bình thứ 2 chứa các hạt xốp; bình thứ 3 gồm 3 tầng lọc đó là cát thạch anh, mangan và than hoạt tính Nước giếng khoan Hình minh họa nguyên lí hoạt động của hệ thống xử lý nước giếng khoan bằng vật liệu mới quy mô hộ gia đình  Hình ảnh mô hình thực tế * Nguyên lý hoạt động: - Nước được bơm từ máy bơm lên đi vào bộ phận lọc đầu tiên chứa các hạt Aluwat sau đó chảy xuống bình 2 chứa cát hạt xốp. Tại đây nước sẽ lọc ngược để nước chảy tràn sang bình thứ 3 gồm 3 tầng lọc đó là cát thạch anh, mangan và than hoạt tính và cho ra nước sạch * Vật liệu: + Than hoạt tính: - Ngày nay, than hoạt tính được sử dụng rất rộng rãi trong y học, phòng dịch và ngay trong cả các hệ thống lọc nước, lọc không khí gia đình. Do có đặc tính hấp phụ cao nên Than Hoạt Tính được dùng trong xử lý nước với mục đích : • Khử các chất bẩn : được tính bằng gram chất bẩn hoặc gram COD được giữ lại trong 1kg Than Hoạt Tính theo công thức Feundlich • Làm sạch vết của các kim loại nặng hòa tan trong nước • Làm sạch triệt để chất hữu cơ hòa tan, khử mùi và vị, đặc biệt nước thải công nghiệp chứa các phần tử hữu cơ độc hại hoặc các phần tử có độ bền vững bề mặt cao ngăn cản các quá trình xử lý sinh học. Nước đi qua Than Hoạt Tính phần lớn là các phân tử hữu cơ hòa tan được giữ lại trên bề mặt. Ngoài ra trong quá trình lọc Than Hoạt Tính chứa và nuôi dưỡng các loại vi khuẩn có khả năng phân hủy các chất hữu cơ dính bám để tạo ra bề mặt tự do, cho phép giữ lại các phân tử hữu cơ mới. • Khử Clo dư trong nước. Khi tiệt trùng nước bằng Clo thường phải giữ lại một lượng Clo dư trong thời gian tiếp xúc để đảm bảo khả năng tiệt trùng tiếp trên đường ống dẫn. Lượng Clo dư này gây mùi khó chịu, có thể dùng Than Hoạt Tính để khử. • Thuộc tính làm tăng ý nghĩa của than hoạt tính là: nó là chất không độc (kể cả một khi đã ăn phải nó), giá thành sản xuất rẻ (được tạo từ gỗ thành than hoạt tính và từ nhiều phế chất hữu cơ khác, ví dụ: từ vỏ, xơ dừa), và đồng thời cũng xử lý chất thải rất dễ sau khi đã dùng (bằng cách đốt). Nếu như các chất đã được lọc là những kim loại nặng thì việc thu hồi lại, từ tro đốt, cũng rất dễ. + Mangan Cát Mangan là quặng có khối lượng nhẹ được phủ bằng một lớp vỏ bên ngoài, vỏ bọc này cung cấp cho hạt lọc một khả năng lọc tiếp xúc và bản thân trung gian này cũng làm tăng khả năng oxi hóa của hạt. Vỏ bọc này tạo cho hạt một dải vận hành rộng hơn bất cứ một chất lọc Sắt trung gian nào. Hơn nữa, cát Mangan có khối lượng hạt nhỏ nên lượng nước cần thiết để sục ngược thấp hơn so với các hạt lọc khác. Khi khả năng oxi hóa của cát Mangan giảm, lớp lọc phải được hoàn nguyên bằng nước sạch và khí kết hợp, nhờ việc hoàn nguyên này mà khả năng oxi hóa của hạt lọc được phục hồi. - Cát Mangan có khả năng khử sắt trong khoảng pH rộng, nâng và ổn định độ pH của nước trong khoảng 6.5 đến 8. - Khử sắt có hàm lượng < 35mg/l hiệu quả. - Giảm hàm lượng Nitro (bao gồm Nitrit, Nitrat, Amoni), Photphat, khử được Asen và Flo trong nước. - Giảm hàm lượng một số hợp chất hữu cơ có trong nước. -  Khử các kim loại nặng như đồng, kẽm, Crom, Niken. -  Giảm hàm lượng dầu, nó có khả năng hấp thụ khoảng 90mg dầu/g hạt cát mangan. -  Có khả năng khử được các chất phóng xạ. - Có tuổi thọ cao nhờ khả năng chống mài mòn lớn. + Cát thạch anh Cát thạch anh là loại cát có thành phần chính là Silic và một số nguyên tố hóa học khác trong các hợp chất như: NaCl, CO,H2O, CaCO3 Cát thạch anh 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 cát 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 cát thạch anh sẽ giúp hấp phụ Asen khi nguồn nước có nguy cơ bị nhiễm Asen. + Hạt Aluwat Hạt Aluwat là loại vật liệu sử dụng phổ biến trong công nghệ lọc nước. Vật liệu này cấu tạo chính từ diatomit, zeolit, bentonit được hoạt hóa ở nhiệt độ cao. Thành phần hóa học cơ bản: CaCO3, CaO, Fe2O3 và các phụ gia khác. Hạt Aluwat sử dụng trong công nghệ lọc nước có dạng viên tròn đường kính 6 – 8 mm, màu nâu đỏ. Loại hạt này được dùng để nâng và ổn định độ pH của nước khoảng từ 6,5 – 8,0. Đồng thời nó còn trở thành chất xúc tác ở quá trình khử sắt, khử các kim loại nặng như đồng, kẽm, crôm, niken, khử các chất phóng xạ, Arsen, Flo trong nước .Mặt khác hạt Aluwat có tác dụng làm giảm lượng nitro (nitrat, nitrit, amoni), photphat, giảm hàm lượng một số tạp chất hữu cơ có trong nước, giảm hàm lượng dầu. Với khả năng khử sắt, nâng độ pH cho nước, sử dụng đơn giản, dễ dàng thay thế, đồng thời đã được chứng nhận an toàn đối với cấp nước sinh hoạt và ăn uống. + Hạt xốp Hạt xốp: Có dạng hình cầu, màu trắng, nhẹ hơn nước, bởi thế nhẹ nhàng nổi lên trên mặt nước loại hạt có đường kính từ 3 – 5mm, hay được dùng làm tuyến nổi trong lọc nước Nếu nguồn nước giếng khoan chứa một hàm lượng mangan < 5mg/l: Sau 1 thời gian dùng khoảng 2 tuần đến 1 tháng, khi bề mặt hạt đã phủ một lớp oxit sắt màu vàng nâu, hay oxit mangan màu nâu đen, lúc đó hạt trở thành chất liệu đẩy nhanh quá trình oxy hóa sắt và mangan rất chất lượng. * Khả năng làm việc: Hệ thống làm việc phụ thuộc vào quy mô bể chứa. Hệ thống có thể hoạt động liên tục 6 – 9 tháng và sau đó nên thay các vật liệu mới tuy nhiên chỉ cần thay lớp cát trên cùng, các lớp bên dưới có thể rửa sạch để dùng lại. *Tính hiệu quả kinh tế xã hội: Theo nhóm tìm hiểu thông tin qua mạng internet thì UBND tỉnh Bắc Ninh: UBND tỉnh vừa quyết định điều chỉnh giá tiêu thụ nước sạch và phí thoát nước trên địa bàn thành phố Bắc Ninh; giá nước sạch tại thị trấn Phố Mới, Gia Bình và Chờ cho mục đích sử dụng sinh hoạt của hộ dân cư. Đồng thời, giao Công ty TNHH MTV Cấp thoát Nước Bắc Ninh xây dựng giá tiêu thụ nước sạch dùng vào các mục đích khác trên cơ sở căn cứ mức giá bình quân và quy định tại Thông tư 75 ngày 15-5-2012 của liên Bộ Tài chính, Xây dựng, Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Theo đó, tại thành phố Bắc Ninh giá nước sạch (đã bao gồm thuế VAT, thuế tài nguyên nước và phí thoát nước 1.500 đồng/m3) ĐỐI TƯỢNG TIÊU THỤ GIÁ TIÊU THỤ NƯỚC SẠCH (đồng/m3) 1. Dùng cho hộ dân cư 10m3 đầu tiên 5.600 Từ 10 – 20m3 6.900 Từ 20 – 30m3 8.300 Trên 30m3 13.500 2. Đối với cơ quan hành chính, đơn vị sự nghiệp (bao gồm cả trường học, bệnh viện) 10.100 3. hoạt động sản xuất 13.600 4. kinh doanh dịch vụ 19.600 Tại các thị trấn Phố Mới, Gia Bình, Chờ giá nước sạch (đã bao gồm thuế VAT, thuế tài nguyên)   ĐỐI TƯỢNG TIÊU THỤ GIÁ TIÊU THỤ NƯỚC SẠCH (đồng/m3) 1. Dùng cho hộ dân cư: 10m3 đầu tiên 7.000 Từ 10 – 20m3 8.500 Từ 20 – 30m3 9.500 Trên 30m3 13.500 2. Đối với cơ quan hành chính, đơn vị sự nghiệp (bao gồm cả trường học, bệnh viện) 8.900 3. hoạt động sản xuất 11.200 4. kinh doanh dịch vụ 17.760 - Như vậy, theo thông tin nhóm khảo sát được: * Trung bình mỗi người dân sử dụng: 3m3/tháng. * Trung bình mỗi hộ gia đình ở Việt Nam có 4 nhân khẩu, mỗi tháng là: 12m3 * Số tiền trung mỗi tháng mỗi hộ chi trả cho tiền nước sinh hoạt là 102.000 đồng. * Với thời gian 6 tháng số tiền nước phải trả trung bình là 612.000 đồng.  Nếu như sử dụng  Hệ thống xử lý nước giếng khoan bằng vật liệu mới với bể được xây với diện tích mỗi bình 50x80x100 (cm) thì cứ sau mỗi 6 tháng ta làm mới vật liệu tuy nhiên chỉ cần thay lớp hạt aluwat (sau thời gian sử dụng hạt bị mòn dần), lớp hạt xốp và lớp cát trên cùng, các lớp bên dưới có thể rửa sạch để dùng lại. Như vậy chỉ cần đầu tư ban đầu là được sử dụng nguồn nước sạch có thể tiết kiệm được rất nhiều chi phí cho hộ gia đình 5. Những kết quả đạt được Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện sản phẩm của nhóm đã hoàn thiện và đi vào hoạt động. Nhóm đã lắp đặt “Hệ thống xử lý nước giếng khoan bằng vật liệu mới tại hộ gia đình”  tại khu vực dân cư xung quanh trường THCS Cảnh Hưng, tại một số nhà người dân trong khu vực nông thôn xã Cảnh Hưng, huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh. Nhóm đã lấy mẫu nước để đo kiểm trước và sau khi qua hệ thống xử lí kết quả cho thấy mẫu nước đạt chuẩn dành cho nước sinh hoạt. 6. Kết luận và đề xuất  Dự án trên chỉ là những vấn đề khá cơ bản còn nhiều vấn đề có thể cải tiến thêm để sản phẩm trở nên thông dụng và hoạt động tốt hơn nữa: o  Tiếp tục nghiên cứu và tìm ra vật liệu mới để lọc nước tốt hơn o  Chuẩn bị kinh phí, thực hiện qui trình lấy mẫu đúng theo TCVN để đi kiểm nghiệm, phân tích mẫu nước theo qui định của Trung tâm nước sạch. Tài liệu tham khảo +Thông tin về than hoạt tính: +Thông tin về ô nhiễm nguồn nước: +Thông tin về nguồn nước ngầm: +Thông tin về sự ô nhiễm nguồn nước ngầm: +Thông tin điều chỉnh giá nước sạch từ ngày 1-8-2014 +Thông tin về hạt aluwat: