Đề tài Nghiên cứu đánh giá khả năng keo tụ ở một số loại thực vật ứng dụng trong xử lý nước

c đục nhân tạo 200 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau: ( xem phần phụ lục 2: bảng PL2 -3). Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.7 sau: Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 200 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau Từ hình 4.7 ta thấy: đối với mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 200 NTU, nếu sử dụng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ ở nồng độ từ 200mg/l – 500mg/l và sau 4 giờ lắng thì hiệu quả xử lý keo tụ đạt từ 94% - 98%, trong đó hiệu quả keo tụ tốt nhất là 98% ở nồng độ 400mg/l. Hiệu quả này hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 4 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt 57% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Mẫu nước đục nhân tạo 250 NTU (kí hiêu mẫu: CN5 – 250 NTU). Kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 250 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau: ( xem phần phụ lục 2: bảng PL2-4). Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.8 sau: Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 250 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau Từ hình 4.8 ta thấy: đối với mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 250 NTU, nếu sử dụng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ ở nồng độ từ 200mg/l – 500mg/l và sau 4 giờ lắng thì hiệu quả xử lý keo tụ đạt từ 94% - 98%, trong đó hiệu quả keo tụ tốt nhất là 98% ở nồng độ 400mg/l - 500mg/l. Nếu so với mẫu đối chứng ta thấy hiệu quả này hơn hẳn, sau 4 giờ lắng mẫu đối chứng chỉ đạt được 57% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Mẫu nước đục nhân tạo 300 NTU (kí hiêu mẫu: CN6 – 300 NTU). Kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 300 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau: ( xem phần phụ lục 2: bảng PL2-5). Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.9 sau: Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 300 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau Từ hình 4.9 ta nhận thấy: đối với mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 300 NTU, nếu sử dụng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ ở nồng độ từ 200mg/l – 500mg/l thì hiệu quả xử lý keo tụ đạt từ 96% - 99%, trong đó đạt hiệu quả keo tụ tốt nhất là 99% ở nồng độ 500mg/l. Nếu so với kết quả mẫu đối chứng ta thấy hiệu quả này hơn hẳn, sau 4 giờ lắng mẫu đối chứng chỉ đạt được 55% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Kết luận: Khi sử dụng hạt của cây chùm ngây làm chất keo tụ chính trong xử lý nước thì đạt hiệu quả đạt được từ 90% - 99% sau 4 giờ lắng và nồng độ chất keo tụ vào khoảng 100 mg/l – 500 mg/l ứng với mẫu nước đục nhân tạo từ 50 NTU – 300 NTU. Các hiệu quả xử lý tốt nhất ứng với mỗi khoảng giá trị về độ đục của nước tại một ngưỡng nồng độ chất keo tụ ( chùm ngây) được thể hiện trên bảng 4.3 như sau: Độ đục của mẫu nước (NTU) Hiệu quả xử lý tốt nhất ( theo % loại bỏ độ đục) Nồng độ chất keo tụ (chùm ngây) (mg/l) < 100 90% - 96% 100mg/l – 200mg/l 100 – 200 93% - 98% 200mg/l – 400mg/l – 300 >97% 300mg/l – 500mg/l Bảng 4.3 Hiệu quả xử lý độ đục nước ứng với các khoảng giá trị của độ đục và ngưỡng nồng độ chất keo tụ có thể áp dụng. Về thời gian lắng của mẫu nước đục nhân tạo khi sử dụng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ, hiệu quả đạt từ 80% - 90% ở thời gian lắng 1 giờ đến 2 giờ, trên 90% ở 4 giờ lắng. Nhiều mẫu nước đục nhân tạo khi sử đụng chùm ngây làm chất keo tụ chính và sau 1 giờ lắng đã đạt trên 90% hiệu quả loại bỏ độ đục ( các mẫu ở độ đục 200 NTU, 250 NTU, 300 NTU). Như vậy, có thể thấy thời gian lắng ít ảnh hưởng nhiều tới hiệu quả keo tụ tạo bông và lắng của hạt cây chùm ngây. Kết quả thực nghiệm cho thấy thời gian để đạt hiệu quả keo tụ tạo bông và lắng khoảng từ 2 giờ - 4 giờ là cao nhất. Dựa trên cơ sở hạt cây chùm ngây có khả năng xử lý keo tụ nước rất tốt đối với mẫu nước đục nhân tạo, tiếp tục tiến hành thử nghiệm trên các mẫu nước tự nhiên. Cơ sở nồng độ chất keo tụ cần thiết để áp dụng cho mẫu nước tự nhiên ứng với mỗi khoảng giá trị của độ đục được trình bày ở bảng 4.3. Kết quả thử nghiệm trên mẫu nước tự nhiên: Mẫu nước lấy tại chân cầu Bến Súc, dùng hạt chùm ngây làm chất keo tụ (Kí hiệu mẫu: CT1 – chùm ngây). Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT1 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau: cốc Nội dung 1 2 3 4 5 6 Mẫu đối chứng Nước mẫu ( ml) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Chất keo tụ ( mg/l) 150 200 250 300 350 400 0 Độ đục vào ( NTU) 170 170 170 170 170 170 170 Thời gian keo tụ tạo bông và lắng 1 giờ Độ đục ra (NTU) 73 61 52 44 43 47 100 % Xử lý độ đục 57 64 69 74 75 73 41 Thời gian keo tụ tạo bông và lắng 2 giờ Độ đục ra (NTU) 58 54 48 33 34 40 80 % Xử lý độ đục 66 68 72 80 80 76 53 Thời gian keo tụ tạo bông và lắng 4 giờ Độ đục ra (NTU) 43 33 29 18 21 30 73 % Xử lý độ đục 75 80 83 90 88 82 57 Bảng 4.4 Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT1 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau. Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.10 sau: Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ mẫu CT1 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau. Từ đồ thị hình 4.10 ta có nhận xét sau: đối với mẫu nước CT1 có độ đục ban đầu là 170 NTU, nếu sử dụng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ ở nồng độ từ 200mg/l – 400mg/l thì hiệu quả xử lý keo tụ đạt từ 80% - 90%. Trong đó hiệu quả keo tụ tốt nhất là 90% ở nồng độ 300mg/l. Hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 4 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 57% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Mẫu lấy tại Bến Than, dùng hạt chùm ngây làm chất keo tụ (Kí hiệu mẫu: CT2 – chùm ngây) Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT2 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau: ( xem phần phụ lục 2: bảng PL2 - 17). Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.11 sau: Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ mẫu CT2 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau Đồ thị hình 4.11 cho thấy: đối với mẫu nước CT2 có độ đục ban đầu là 44 NTU, nếu sử dụng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ ở nồng độ từ 100mg/l – 200mg/l thì hiệu quả xử lý keo tụ đạt từ 77% - 85%, trong đó hiệu quả keo tụ tốt nhất là 85% ở nồng độ 150mg/l. Hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 4 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 42 % xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Mẫu lấy tại ao, dùng hạt chùm ngây làm chất keo tụ (Kí hiệu mẫu: CT3 – chùm ngây). Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT3 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau: ( xem phần phụ lục 2: bảng PL2 - 18). Các kết quả xử có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.12 sau: Hình 4.12 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ mẫu CT3 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau Đồ thị hình 4.12 cho thấy: đối với mẫu nước CT3 có độ đục ban đầu là 142 NTU, nếu sử dụng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ ở nồng độ từ 250mg/l – 350mg/l thì hiệu quả xử lý keo tụ đạt từ 77% - 80%. Trong đó hiệu quả keo tụ tốt nhất là 80% ở nồng độ 300mg/l. Hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 4 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 45% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Kết luận: Tóm lại, hiệu quả khi dùng hạt chùm ngây làm chất keo tụ và thử nghiệm trên các mẫu nước tự nhiên, với nồng độ chất keo tụ sử dụng tương ứng với bảng 4.4, được thể hiện ở bảng sau: Độ đục của mẫu nước (NTU) Nồng độ chất keo tụ (chùm ngây) phù hợp (mg/l) Hiệu quả xử lý tốt nhất ( theo % loại bỏ độ đục) < 100 100mg/l – 200mg/l 75% - 85% 100 – 200 200mg/l – 400mg/l 77% - 90% Bảng 4.5 Hiệu quả khi dùng hạt chùm ngây làm chất keo tụ thử nghiệm trên các mẫu nước tự nhiên. Hiệu quả xử lý keo tụ nước giữa mẫu nước đục nhân tạo và mẫu nước tự nhiên lấy từ ao, hồ, sông là khác nhau thể hiện trên các bảng 4.3 và 4.5. Hiệu quả xử lý keo tụ của mẫu nước đục nhân tạo khi sử dụng chùm ngây là chất keo tụ đạt 90% - 99%, cao hơn khi áp dụng trên mẫu nước tự nhiên 75% - 90 %. Nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt này có thể giải thích do thành phần mẫu nước đem xử lý trong thí nghiệm. Mẫu nước đục nhân tạo chỉ chứa thành phần vô cơ ( kaolin) nên quá trình keo tụ tạo bông và lắng diễn ra dễ dàng, hiệu quả keo tụ cao. Trong khi đó đối với mẫu nước tự nhiên, ngoài thành phần vô cơ, còn chứa nhiều chất hữu cơ là thành phần khó keo tụ vì kích thước hạt keo rất nhỏ trong khi tỉ trọng rất gần nước. Từ các bảng 4.3 và 4.5, có thể thấy nguồn nước tự nhiên nào càng chứa ít các thành phần hữu cơ ( vi khuẩn, virut, các sản phẩm hữu cơ đang phân hủy.) thì hiệu quả xử lý keo tụ nước khi sử dụng hạt chùm ngây càng cao. Đó cũng là nguyên nhân tại sao khi dùng chùm ngây làm chất keo tụ để xử lý mẫu CT1 và CT3 lại cho hiệu quả dường như mâu thuẫn với thông thường ( CT1 độ đục ban đầu 170 NTU với COD = 72 mg O2/l, hiệu quả tối ưu lên tới 90%. Còn CT3 độ đục là 142 NTU với COD = 96 mg O2/l, nhưng hiệu quả tối ưu chỉ là 80%). Trong 3 mẫu nước tự nhiên, mẫu CT3 được lấy trong mẫu nước hồ với sự lưu chuyển nước rất yếu nên nồng độ COD lên tới 96mg O2/l còn mẫu CT1 lấy ở sông, quá trình tự làm sạch diễn ra hiệu quả hơn nên COD = 72 mg O2/l mà thôi. Thảo luận kết quả: Theo nghiên cứu của Narasiah, K.S và cộng sự (1996), về ảnh hưởng của pH lên hiệu quả keo tụ nước của hạt cây chùm ngây, và kết quả nghiên cứu cho thấy pH từ 4 – 10 thì hiệu quả keo tụ của hạt cây chùm ngây là 90% - 94%, như vậy pH không ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả keo tụ của hạt cây chùm ngây. Có thể nói đây là một điều kiện thuận lợi khi dùng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ để xử lý nước cho các hộ dân ở những vùng nông thôn chưa tiếp cận với nước sạch. Trong nước: hiện tại thì ở Việt Nam chưa có một đề tài nghiên cứu hay một báo cáo khoa học chính thức nào được công bố rộng rãi đánh giá khả năng keo tụ của hạt cây chùm ngây. Phần lớn các thông tin về cây chùm ngây được biết đến với mục đích làm nguồn thực phẩm, làm dược liệu, còn về khả năng keo tụ và xử lý nước của hạt cây chùm ngây khá ít, và rất mơ hồ trên một số phương tiện thông tin như các trang web ( www.caychumngay.vn, www.caychumngay.co.cc .). Về thực chất các thông tin đó cũng có nguồn gốc từ nước ngoài, mà không phải xuất xứ từ một thử nghiệm nào trong nước. Nồng độ tối ưu để xử lý hay phương pháp xử lý như thế nào hoàn toàn không được đề cập. Chính vì thế, nếu so sánh kết quả của đề tài này với các thông tin chung chung đó thì hoàn toàn không hợp lý và không có cơ sở để đánh giá. Nước ngoài: đã có rất nhiều quốc gia trên thế giới nghiên cứu về khả năng keo tụ và xử lý nước của hạt cây chùm ngây, phần lớn các nghiên cứu này tập trung ở các quốc gia như Nam Phi, Ấn Độ, Mỹ và một số quốc gia châu Phi khác. Các kết quả nghiên cứu này hiện đang được áp dụng tại vùng nông thôn của các quốc gia nghèo, đây được xem như một giải pháp về vệ sinh nước sạch ở các khu vực chưa có điều kiện tiếp cận với nước sạch. Trong nghiên cứu của Sarah M. Miller và các cộng sự (năm 2008) tiến hành đánh giá hiệu quả keo tụ nước của hạt cây chùm ngây đối với mẫu nước đục nhân tạo với kết quả như sau: hiệu quả keo tụ đạt 92% - 99 % ở độ đục thử nghiệm từ 125 NTU – 375 NTU, nồng độ chùm ngây sử dụng là từ 10mg/l – 100mg/l và thời gian thực nghiệm là 6 - 12 giờ. So sánh với kết quả thực nghiệm trên mẫu nước đục nhân tạo của đề tài: hiệu quả đạt 91% - 99% ở độ đục thử nghiệm 50 NTU – 300 NTU, nồng độ sử dụng là 50 mg/l – 500mg/l và thời gian thực nghiệm từ 2 – 4 giờ, có thể rút ra một số nhận xét: 1. Về hiệu quả xử lý của 2 đề tài gần như tương đương. 2. Về nồng độ chùm ngây thử nghiệm: đề tài của Sarah M. Miller sử dụng ở nồng độ thấp hơn khoảng 5 lần so với đề tài này, nhưng về thời gian thì thời gian lắng của Sarah M. Miller lâu hơn gấp. Các khác biệt đó có thể do rất nhiều nguyên nhân:1. Chất lượng của hạt chùm ngây sử dụng. 2. Tính chất và chất lượng mẫu nước thực nghiệm. 3. Về mặt thiết bị và dụng cụ thí nghiệm. 4. Các yếu tố khí hậu: nhiệt độ, tốc độ gió...sẽ ảnh hưởng tới quá trình keo tụ tạo bông và lắng. Trong một nghiên cứu khác của Jahn, S.A.A và cộng sự (1989), hiệu quả xử lý keo tụ nước tự nhiên khi sử dụng hạt cây chùm ngây với nồng độ 50 mg/l – 200mg/l hiệu quả đạt được từ 80% - 90%, ứng với độ đục của nước từ 50 – 150 NTU. Kết quả thử nghiệm của chúng tôi cho thấy: nồng độ sử dụng từ 100 mg/l – 400 mg/l ứng với độ đục nhỏ hơn 200 NTU và cho hiệu quả keo tụ nước 75% - 90%. Như vậy, hiệu quả xử lý keo tụ là tương đương nhưng nồng độ chất keo tụ mà đề tài này sử dụng cao hơn trong nghiên cứu của Jahn. Có thể kể ra một số nguyên nhân dẫn đến sự sai khác về nồng độ hạt cây chùm ngây sử dụng làm chất keo tụ như: thành phần nguồn nước sử dụng để thực nghiệm ( ở Việt Nam và ở Nam Phi), sự sai lệch kết quả do các thiết bị và dụng cụ thí nghiệm, phần chất có khả năng gây keo tụ của hạt chùm ngây sử dụng ở Việt Nam và Nam Phi khác nhau. Vấn đề quan trọng mà nghiên cứu của Jahn không đề cập tới là thời gian lắng sau khi đã keo tụ tạo bông của nước với hạt cây chùm ngây, và đây cũng có thể là nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt về nồng độ chùm ngây sử dụng giữa 2 nghiên cứu. Tuy nhiên, nếu xét về khả năng xử lý độ đục thì 2 đề tài này có hiệu quả gần như tương đương nhau. Ở một nghiên cứu khác của Folkard,G.K và cộng sự (1993) tại Đại Học Leicester (Anh) xem xét khả năng keo tụ của hạt cây chùm ngây với nồng độ chất keo tụ sử dụng 75 – 200 mg/l trên các mẫu nước sông và hiệu quả đạt được 85% - 90%. So với kết quả của Folkard thì đề tài của chúng tôi cũng cho hiệu quả xử lý tương đương khi thử nghiệm trên các mẫu nước sông, nhưng nồng độ sử dụng cao hơn (100 mg/l – 400 mg/l), sự khác biệt này phần lớn là do thành phần hạt chùm ngây,thành phần mẫu nước và nhiều yếu tố khác. Rất tiếc, các thông số đó không sẵn có trong các báo cáo trên để tìm hiểu được lý do xác thực của những khác biệt trên. Nhóm 2: dùng hạt cây dầu mè làm chất keo tụ. Mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 50 NTU (kí hiêu mẫu: DN1 – 50 NTU). Kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 50 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau: cốc Nội dung 1 2 3 4 5 6 Mẫu đối chứng Nước mẫu ( ml) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Chất keo tụ ( mg/l) 10 20 40 60 80 100 0 Độ đục vào ( NTU) 50 50 50 50 50 50 50 Thời gian keo tụ tạo bông và lắng 2 giờ Độ đục ra (NTU) 27 22 24 28 29 31 42 % Xử lý độ đục 47 56 51 44 42 38 16 Thời gian keo tụ tạo bông và lắng 4 giờ Độ đục ra (NTU) 22 17 16 19 22 22 31 % Xử lý độ đục 56 67 69 62 56 56 38 Thời gian keo tụ tạo bông và lắng 6 giờ Độ đục ra (NTU) 19 14 13 17 18 20 24 % Xử lý độ đục 62 71 73 67 64 60 51 Bảng 4.6 Kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 50 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau. Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.13sau: Hình 4.13 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 50 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau Đồ thị hình 4.13 cho thấy: đối với mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 50 NTU, nếu sử dụng hạt cây dầu mè làm chất keo tụ thì nồng độ chất keo tụ tối ưu vào khoảng 20mg/l – 40mg/l, trong đó hiệu quả đạt tốt nhất sau 4 – 6 giờ lắng là 73% ở nồng độ 40mg/l. Hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 6 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 58% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 100 NTU (kí hiêu mẫu: DN2 – 100 NTU) Kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 100 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau: ( xem phần phụ lục 2: bảng PL2 - 6). Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.14 sau: Hình 4.14 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 100 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau Từ đồ thị hình 4.14 ta có nhận xét: đối với mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 100 NTU, nếu sử dụng hạt cây dầu mè làm chất keo tụ thì nồng độ chất keo tụ tối ưu vào khoảng 40mg/l – 60mg/l. Trong đó hiệu quả đạt tốt nhất sau 4 -6 giờ lắng là 73% ở nồng độ 40mg/l – 60mg/l. Hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 6 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 58% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 150 NTU (kí hiêu mẫu: DN3 – 150 NTU) Kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 150 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau: ( xem phần phụ lục 2: bảng PL2-7). Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.15 sau: Hình 4.15 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 150 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau Từ đồ thị hình 4.15 ta có nhận xét: đối với mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 150 NTU, nếu sử dụng hạt cây dầu mè làm chất keo tụ thì nồng độ chất keo tụ tối ưu vào khoảng 80mg/l – 100mg/l. Trong đó hiệu quả đạt tốt nhất sau 4 - 6 giờ lắng là 71% ở nồng độ 80mg/l. Hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 6 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 61% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Hiệu quả xử lý keo tụ của hạt dầu mè ở độ đục nhân tạo 150 NTU thấp hơn so với mẫu nước 50 NTU và 100 NTU. Kết luận: Nồng độ chất keo tụ cần thiết ứng với các khoảng độ đục là như sau: Độ đục của mẫu nước đục nhân tạo (NTU) Nồng độ chất keo tụ (mg/l) < 50 10 mg/l - 40mg/l 50 – 100 40mg/l – 60 mg/l 100 – 150 80mg/l – 100mg/l Bảng 4.7 Nồng độ dầu mè keo tụ ứng với các độ đục nhân tạo. Có thể thấy nồng độ chất keo tụ sử dụng thấp 40 mg/l – 100mg/l nhưng hiệu quả keo tụ đạt được không cao, chỉ khoảng 65% - 75%. Về thời gian lắng của mẫu nước đục nhân tạo khi sử dụng hạt cây dầu mè làm chất keo tụ, hiệu quả đạt 60% - 75% sau 2 đến 6 giờ lắng.Thời gian để đạt hiệu quả keo tụ tạo bông và lắng khoảng từ 6 giờ trở lên là đạt hiệu quả tốt trên 70%. Tuy nhiên, khi tìm hiểu kỹ hơn về loại hạt này, hạt dầu mè được ứng dụng như một loại dược phẩm tại châu Phi là do hạt dầu mè là có chứa nhiều độc tố và các chất kháng dinh dưỡng. Thành phần độc tính trong cây dầu mè chủ yếu là phorbol este, là một hợp chất có trong thiên nhiên, phân bố rộng rãi trong các loài thuộc họ Thầu dầu và họ Đay. Những chất này là este của các ditecpen tiglian ( theo kết quả nghiên cứu của Evans 1986). Nhưng chính vì độc tố của dầu mè, mà không thể áp dụng nó vào xử lý nước phục vụ cho sinh hoạt, do đó nghiên cứu đối với việc sử dụng hạt cây dầu mè làm chất keo tụ trong xử lý nước được dừng lại tại đây và chỉ thực hiện bước đầu đánh giá hạt dầu mè có khả nang keo tụ. Để có thế áp dụng hạt cây dầu mè để xử lý nước thì đòi hỏi cần phải có nhiều thời gian nghiên cứu loại bỏ độc tố. Nhóm 3: dùng các loại đậu ( đậu cô ve, đậu xanh, đậu nành) làm chất keo tụ. Mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 50 NTU: Các kết quả xử lý với các loại hạt đậu trên cho mẫu nước có độ đục 50 NTU ở các thời gian lắng khác nhau (xem phần phụ lục 2: bảng PL2 -8, bảng PL2 -9, bảng PL2 - 10 ) có thể được biểu diễn bằng các đồ thị như hình sau: Hình 4.16 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 50 NTU ở thời gian lắng 2 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ. Hình 4.17 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 50 NTU ở thời gian lắng 4 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ. Hình 4.18 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 50 NTU ở thời gian lắng 6 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ. Từ các đồ thị hình 4.16 – 4.18 ta có nhận xét sau: Khoảng nồng độ tối ưu ở độ đục nhân tạo 50 NTU của 3 loại đậu làm chất keo tụ từ 5mg/l – 20 mg/l. Trong đó đạt tối ưu nhất ở nồng độ 10mg/l. Hiệu quả keo tụ ở nồng độ tối ưu nhất sau 6 giờ keo tụ tạo bông và lắng: đậu cô ve là 76 -80%, đậu xanh là 62 – 64%, đậu nành là 67 – 69%. Các hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 6 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 58% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Nếu đem so sánh hiệu quả keo tụ nước của các loại đậu với nhau, thì mẫu nước dùng đậu cô ve làm chất keo tụ là hiệu quả đạt cao hơn so với 2 loại đậu còn lại. Mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 100 NTU: Các kết quả xử lý với các loại hạt đậu trên cho mẫu nước có độ đục 100 NTU ở các thời gian lắng khác nhau (xem phần phụ lục 2: bảng PL2 -11, bảng PL2 -12, bảng PL2 - 13 ) có thể được biểu diễn bằng các đồ thị như hình sau: Hình 4.19 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 100 NTU ở thời gian lắng 2 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ. Hình 4.20 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 100 NTU ở thời gian lắng 4 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ. Hình 4.21 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 100 NTU ở thời gian lắng 6 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ. Từ các đồ thị trên ta có nhận xét: Khoảng nồng độ tối ưu ở độ đục nhân tạo 100 NTU của 3 loại đậu dùng làm chất keo tụ từ 20mg/l – 40 mg/l. Trong đó đạt tối ưu nhất ở nồng độ 30mg/l. Hiệu quả keo tụ ở nồng độ tối ưu nhất sau 6 giờ keo tụ tạo bông và lắng khi sử dụng các loại đậu khác nhau làm chất keo tụ: đậu cô ve là 73 -76%, đậu xanh là 64 – 69%, đậu nành là 69 – 71%. Các hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 6 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 62% xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Nếu đem so sánh hiệu quả keo tụ nước của các loại đậu với nhau, thì mẫu nước dùng đậu cô ve làm chất keo tụ là hiệu quả đạt cao hơn so với 2 loại còn lại. Mẫu nước đục nhân tạo có độ đục 150 NTU: Các kết quả xử lý với các loại hạt đậu trên cho mẫu nước có độ đục 150 NTU ở các thời gian lắng khác nhau (xem phần phụ lục 2: bảng PL2 -14, bảng PL2 -15, bảng PL2 - 16 ) có thể được biểu diễn bằng các đồ thị như hình sau: Hình 4.22 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 150 NTU ở thời gian lắng 2 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ. Hình 4.23 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 150 NTU ở thời gian lắng 4 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ. Hình 4.24 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nước đục nhân tạo 150 NTU ở thời gian lắng 6 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ. Từ các đồ thị trên ta nhận thấy: Khoảng nồng độ tối ưu ở độ đục nhân tạo 150 NTU của 3 loại đậu làm chất keo tụ từ 30mg/l – 40 mg/l. Trong đó đạt tối ưu nhất ở nồng độ 40mg/l. Hiệu quả keo tụ ở nồng độ tối ưu nhất sau 6 giờ keo tụ tạo bông và lắng: đậu cô ve là 61 -64%, đậu xanh là 59 – 60%, đậu nành là 59 – 61%. Các hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 6 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 57 % xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Nếu đem so sánh hiệu quả keo tụ nước của các loại đậu với nhau, thì mẫu nước dùng đậu cô ve làm chất keo tụ vẫn hiệu quả cao hơn so với 2 loại đậu còn lại, nhưng hơn nhau giữa các hiệu quả này không nhiều, tương đối gần bằng nhau. Kết luận: Các kết quả thực nghiệm cho thấy các loại đậu điều có khả năng xử lý keo tụ, nhưng hiệu quả keo tụ của từng loại đậu khác nhau.Trong 3 loại đậu dùng làm chất keo tụ với mẫu nước đục nhân tạo 50 NTU, 100 NTU, 150 NTU thì đậu cô ve là có hiệu quả nhất trong 3 loại được sử dụng. Ở các độ đục trên 100 NTU thì hiệu quả xử lý keo tụ của các loại đậu càng giảm so với hiệu quả keo tụ trên mẫu nước đục nhân tạo dưới 100 NTU, được thể hiện ở bảng 4.8 sau: Nội dung Độ đục 50 NTU Độ đục 100 NTU Độ đục 150 NTU Hiệu quả xử lý khi dùng đậu cô ve làm chất keo tụ. 76% -80% 73% - 76% 61% - 64% Hiệu quả xử lý khi dùng đậu xanh làm chất keo tụ. 62% - 64% 64% - 69% 59% - 60% Hiệu quả xử lý khi dùng đậu nành làm chất keo tụ. 67% - 69% 69% - 71% 59% - 61% Bảng 4.8 Hiệu quả keo tụ ở các độ đục của mẫu nước đục nhân tạo khi dùng các loại đậu khác nhau làm chất keo tụ Hiệu quả cao nhất của đậu cô ve làm chất keo tụ đạt 80% ở nồng độ là 10mg/l xử lý độ đục ở 50 NTU, ở 100 NTU thì chỉ đạt 76% với nồng độ 30mg/l, còn ở độ đục 150 NTU thì hiệu quả chỉ đạt 64% với nồng độ 40mg/l. Hiệu quả keo tụ khi sử dụng các loại đậu nói chung và đậu cô ve nói riêng giảm dần theo chiều tăng độ đục. Như vậy, sau quá trình thực nghiệm trên mẫu nước đục nhân tạo với 3 loại đậu dùng làm chất keo tụ, ta có thể sử dụng đậu cô ve làm chất keo tụ chính trong xử lý nước ở độ đục thấp dưới 100 NTU. Sử dụng cơ sở nồng độ thực nghiệm trên mẫu nước đục nhân tạo áp dụng cho mẫu nước tự nhiên, với nồng độ chất keo tụ như sau: ( bảng 4.9) Độ đục của mẫu nước ( NTU) Nồng độ chất keo tụ ( mg/l) Hiệu quả keo tụ <50 5mg/l – 20 mg/l 76% - 80% 50 - 100 20 mg/l – 40 mg/l 73% - 76% Bảng 4.9 Nồng độ đậu cô ve làm chất keo tụ cần thiết làm cơ sở áp dụng thử nghiệm cho mẫu nước tự nhiên Trên cơ sở thực hiện thực nghiệm trên mẫu nước đục nhân tạo, tiến hành thử nghiệm trên mẫu nước tự nhiên đối với hạt đậu cô ve. Mẫu nước lấy tại Bến Than, dùng hạt đậu cô ve làm chất keo tụ (Kí hiệu mẫu: CT2 – đậu cô ve) Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT2 bằng hạt đậu cô ve ở các thời gian lắng khác nhau ( xem phần phụ lục 2: bảng PL2 -19). Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.25 sau: Hình 4.25 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ mẫu CT2 bằng hạt cây đậu cô ve ở các thời gian lắng khác nhau. Từ đồ thị hình 4.25 ta thấy: đối với mẫu nước CT2 có độ đục ban đầu là 44 NTU nếu sử dụng hạt đậu cô ve làm chất keo tụ ở nồng độ từ 5 mg/l – 15mg/l thì hiệu quả xử lý keo tụ đạt từ 70% - 75%. Trong đó hiệu quả keo tụ đạt tốt nhất là 75% ở nồng độ 10mg/l. Hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 6 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 49 % xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Mẫu lấy tại An Hạ ( CT4), dùng hạt đậu cô ve làm chất keo tụ (Kí hiệu mẫu: CT4 – đậu cô ve) Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT4 bằng hạt đậu cô ve ở các thời gian lắng khác nhau: ( xem phần phụ lục 2: bảng PL2 -20). Các kết quả xử lý có thể được biểu diễn bằng đồ thị như hình 4.26 sau: Hình 4.26 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ mẫu CT4 bằng hạt cây đậu cô ve ở các thời gian lắng khác nhau. Từ đồ thị hình 4.26 ta nhận thấy: đối với mẫu nước CT4 có độ đục ban đầu là 39 NTU nếu sử dụng hạt đậu cô ve làm chất keo tụ ở nồng độ từ 5mg/l – 15 mg/l thì hiệu quả xử lý keo tụ đạt từ 72% - 74%. Trong đó đạt hiệu quả xử lý keo tụ tốt nhất là 74% ở nồng độ 10 mg/l. Hiệu quả này rõ ràng hơn hẳn mẫu đối chứng, sau 6 giờ lắng mẫu đối chứng cũng chỉ đạt được 49 % xét trên hiệu quả loại bỏ độ đục. Kết luận: Qua quá trình thực nghiệm, có thể rút ra một số kết luận sau: Các loại đậu ( đậu cô ve, đậu xanh, đậu nành) có khả năng keo tụ ứng dụng trong xử lý nước. Trong đó, hạt đậu cô ve là hiệu quả nhất.Thời gian thích hợp cho quá trình xử lý keo tụ và lắng là 6 giờ. Khi dùng đậu cô ve làm chất keo tụ chính trong quá trình xử lý, hiệu quả tốt chỉ đạt được đối với các mẫu nước có độ đục nhỏ hơn 100 NTU và nồng độ đậu co ve thích hợp là 10 mg/l – 40 mg/l. So sánh và thảo luận kết quả: Hiện nay, ở Việt Nam cũng như trên thế giới, việc nghiên cứu và ứng dụng các loại thực vật vào công tác xử lý nước mới chỉ ở bước đầu. Phần lớn các ứng dụng của các loại đậu được biết đến là dùng làm nguồn cung cấp thực phẩm. Theo kết quả nghiên cứu của Shaaban Aman Mbogo và cộng sự ở Tanzania (2008), hiệu quả khi dùng một số loại đậu, trong đó có đậu cô ve làm chất keo tụ chính đạt 75% ở độ đục nhân tạo 20NTU – 40 NTU với nồng độ là 5 – 10 mg/l. Còn kết quả thực nghiệm của chúng tôi đạt 80% hiệu quả ở độ đục nhân tạo nhỏ hơn 50 NTU với nồng độ 10mg/l. Như vậy, đề tài của chúng tôi có hiệu quả khá tương đồng với kết quả nghiên cứu của Shaaban Aman Mbogo , cả 2 đề tài cùng cho thấy khả năng xử lý hiệu quả của đậu cô ve ở độ đục thấp là đạt hiệu quả. Rất tiếc, trong báo cáo này Shaaban Aman Mbogo không đề cập tới hiệu quả khi áp dụng đậu cô ve làm chất keo tụ thử nghiệm trên nước tự nhiên nên không có cơ sở để thảo luận và so sánh kết quả phần thực nghiệm trên mẫu nước tự nhiên. Hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ bằng phương pháp keo tụ ( xét trên các mẫu có hiệu quả xử lý độ đục cao nhất) Dùng chùm ngây làm chất keo tụ: Kết quả phân tích chỉ tiêu COD ở các mẫu tối ưu nhất trong các thực nghiệm như bảng 4.10 sau: Khi chùm ngây là chất keo tụ COD đầu vào (mg O2/l) COD đầu ra (mg O2/l) % loại bỏ COD MẪU CT1 72 32 56% MẪU CT2 64 24 63% MẪU CT3 96 48 50% Bảng 4.10 Hiệu quả loại bỏ COD bằng phương pháp kep tụ với chùm ngây Dùng đậu cô ve làm chất keo tụ: Kết quả phân tích chỉ tiêu COD ở các mẫu tối ưu nhất trong các thực nghiệm như bảng 4.11 sau: Khi chất keo tụ là đậu cô ve COD đầu vào (mg O2/l) COD đầu ra (mg O2/l) % xử lý COD MẪU CT2 64 32 50% MẪU CT4 56 32 43% Bảng 4.11 Hiệu quả loại bỏ COD bằng phương pháp kep tụ với đậu cô ve Từ bảng 4.10, 4.11 ta có nhận xét sau: Khi dùng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ chính trong quá trình xử lý keo tụ nước, thì COD giảm trên 50%. Chính phần chất hữu cơ này không tan và gây nên độ đục của nước. Vì vậy, khi loại bỏ được từ 75% - 90% độ đục thì cũng đồng thời loại bỏ được trên 50% COD. Khi dùng hạt đậu cô ve làm chất keo tụ chính trong quá trình xử lý keo tụ nước, song song với việc xử lý độ đục thì COD cũng giảm từ 42% - 50%. Kết luận và thảo luận kết quả giai đoạn thực nghiệm 1 và 2: Bảng nêu lên một số đánh giá và lựa chọn các loại cây có khả năng làm chất keo tụ chính trong xử lý nước: NỘI DUNG SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ. NHÓM 1 CÂY CHÙM NGÂY NHÓM 2 CÂY DẦU MÈ NHÓM 3 CÂY ĐẬU CÔ VE HIỆU QUẢ XỬ LÝ KEO TỤ -Nước đục nhân tạo: hiệu quả từ 90% - 99% -Nước tự nhiên: 75% - 90% -Nước đục nhân tạo: hiệu quả từ 65% - 75% -Nước tự nhiên: không thực nghiệm -Nước đục nhân tạo: hiệu quả từ 76% - 80% -Nước tự nhiên: 72% - 75% THỜI GIAN XỬ LÝ KEO TỤ VÀ LẮNG 2 – 4 giờ 4 – 6 giờ 4 – 6 giờ NỒNG ĐỘ CHẤT KEO TỤ SỬ DŨNG 100 mg/l – 400 mg/l 40 mg/l – 100 mg/l 5 mg/l – 40 mg/l ĐỘC TÍNH Không chứa độc tố gây hại cho sức khỏe. Chứa độc tố gây hại cho sức khỏe. Không chứa độc tố gây hại cho sức khỏe NGUỒN NƯỚC XỬ LÝ Xử lý hiệu quả trên các nguồn nước tự nhiên có độ đục < 300 NTU và có thể cao hơn nữa. Xử lý hiệu quả trên các nguồn nước tự nhiên có độ đục < 100 NTU Xử lý hiệu quả trên các nguồn nước tự nhiên có độ đục < 100 NTU KHẢ THI -Có hiệu quả về mặt xử lý. -Công nghệ đơn giản, dễ thực hiện. -Chùm ngây hiện đang được trồng rộng rãi ở Việt Nam. -Có hiệu quả về mặt xử lý. -Công nghệ đơn giản, dễ thực hiện. -Dầu mè hiện đang được trồng ở Việt Nam. -Có hiệu quả về mặt xử lý. -Công nghệ đơn giản, dễ thực hiện. -Đậu cô ve hiện đang được trồng rộng rãi ở Việt Nam. KINH TẾ Chi phí cho công tác xử lý thấp, không tốn nhiều kinh phí đầu tư. Chi phí cho công tác xử lý thấp, không tốn nhiều kinh phí đầu tư Chi phí cho công tác xử lý thấp, không tốn nhiều kinh phí đầu tư Bảng 4.12 So sánh và đánh giá các nhóm vật liệu dùng làm chất keo tụ Như vây, xét trên mặt hiệu quả: ta có thể chọn cây chùm ngây ( hiệu quả keo tụ trên 80%) xử lý ở mọi độ đục thường gặp với nước tự nhiên tại Việt Nam, cây đậu cô ve ( hiệu quả trên 70%) xử lý ở các độ đục thấp dưới 100 NTU. Xét trên mặt thời gian: có thể chọn cây chùm ngây, thời gian xử lý keo tụ và lắng khoảng 4 giờ là đạt hiệu quả từ 75% - 90% đối với các mẫu nước tự nhiên. Xét về nồng độ: đậu cô ve đòi hỏi nồng độ thấp nhưng hiệu quả lại không cao bằng chùm ngây. Xét về độc tính: Cây chùm ngây: theo kết quả nghiên cứu của Ali, G được đăng lên tạp chí Evironmental study số 61 năm 2004, thì cây chùm ngây không có chứa độc tố gây hại cho sức khỏe. Cây đậu cô ve: là cây sử dụng làm nguồn thực phẩm phổ biến ở Việt Nam, vấn đề độc tố gây hại cho sức khỏe hiện chưa có phát hiện nào. Cây dầu mè: có chứa nhiều độc tố gây hại cho sức khỏe. Xét về mặt khả thi: cây chùm ngây và cây đậu cô ve đang trồng phổ biến ở Việt Nam, kỹ thuật trồng và chăm sóc đơn giản, thích hợp trồng ở nhiều vùng đất ở Việt Nam. Xét về mặt kinh tế: có thể chọn cây chùm ngây và đậu cô ve Cây chùm ngây: Trung bình 1 hạt chùm ngây có nồng độ chất keo tụ là 100mg/l. Nếu trong các hộ gia đình có trồng 1 cây chùm ngây, trung bình sẽ thu được 3 kg hạt trên 1 năm và có thể xử lý 30.000 lít nước/1 năm mà chỉ cần đầu tư có 50.000VNĐ (mua hạt giống và công chăm sóc, phân bón). Mặt khác, có thể thu thêm lợi nhuận từ việc bán lá chùm ngây làm rau vì hiện nay trên thị trường rau chùm ngây được bán với giá khoảng 70 ngàn đồng/1kg. Như vậy, trồng loại cây này vừa mang lại nước sạch cho sinh hoạt, vừa mang lại thu nhập cho gia đình. Cây đậu cô ve: giá hạt ở chợ khoảng 10 ngàn đồng /1kg, nếu xử lý ở độ đục thấp thì chỉ cần khoảng 20mg/l. Như vậy, 1kg hạt có thể xử lý khoảng 50.000 lít nước với giá thành là 10 ngàn đồng. Giá thành này hoàn toàn có thể chấp nhận được ở các hộ nông thôn có thu nhập thấp. è Trên cơ sở xem xét các khía cạnh trên, cây chùm ngây và đậu cô ve hoàn toàn có hiệu quả cho việc xử lý nước và khả năng áp dụng làm chất keo tụ trong xử lý nước ở Việt Nam là hoàn toàn có thể. Cơ sở nồng độ chất keo tụ chùm ngây và đậu cô ve để áp dụng cho xử lý keo tụ ở các mẫu nước tự nhiên cụ thể bảng 4.13 sau: Độ đục của mẫu nước (NTU) Nồng độ chất keo tụ (chùm ngây) (mg/l) Nồng độ chất keo tụ (đậu cô ve ) (mg/l) <50 100mg/l – 200mg/l 5 mg/l – 20 mg/l 50 - 100 100mg/l – 200mg/l 20 mg/l – 40 mg/l 100 – 150 150mg/l – 350mg/l x 150– 200 250 mg/l – 400 mg/l x 200 - 300 300mg/l – 500mg/l x Bảng 4.13 Cơ sở nồng độ chất keo tụ chùm ngây và đậu cô ve để áp dụng cho xử lý keo tụ ở các mẫu nước tự nhiên Chất lượng nước xử lý có đạt tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống không là vấn đề cần được tiến hành thử nghiệm trên dây chuyền xử lý, rồi mới có cơ sở để đánh giá chất lượng nước sau khi dùng chùm ngây hoặc đậu cô ve làm chất keo tụ và qua các công đoạn xử lý khác. Vì vậy, thí nghiệm sẽ được chuyển tiếp sang giai đoạn 3. Giai đoạn 3: đánh giá chất lượng nước mặt sau khi xử lý theo dây chuyền công nghệ keo tụ bằng thực vật, lọc qua cát và khử trùng bằng SODIS. Đối tượng thí nghiệm: mẫu nước mặt tự nhiên lấy gần trạm bơm nhà máy xử lý nước Bình An ( kí hiệu mẫu MH1) và mẫu nước mặt lấy trong hồ ( kí hiệu mẫu MH2) Vật liệu thí nghiệm: MH1: có độ đục là 42 NTU Sử dụng Al2(SO4)3.14H2O làm chất keo tụ: ở nồng độ 12 mg/l, pH= 7,4. Thời gian lắng là 2 giờ. Sử dụng chùm ngây làm chất keo tụ: ở nồng độ 200mg/l. Thời gian lắng là 4 giờ. Sử dụng đậu cô ve làm chất keo tụ: ở nồng độ 10 mg/l. Thời gian lắng là 6 giờ. MH2: có độ đục là 142 NTU Sử dụng Al2(SO4)3.14H2O làm chất keo tụ: ở nồng độ 26 mg/l, pH= 7,8. Thời gian lắng là 2 giờ. Sử dụng chùm ngây làm chất keo tụ: ở nồng độ 300mg/l. Thời gian lắng là 4 giờ. Kết quả thực nghiệm: Kết quả phân tích các chỉ tiêu với mẫu MH1 như bảng 4.14 sau: Nội dung Mẫu đầu vào Mẫu sau xử lý TCVN 5502:2003 % xử lý mẫu Mẫu nước keo tụ bằng Al2(SO4)3.14H2O Độ đục (NTU) 42 2 5 95% COD (mg O2/l) 64 5.5 Không quy định 91% Coliform ( MPN/100ml) 68 1 2,2 99% E.coli ( MPN/100ml) 49 0 0 100% Mẫu nước keo tụ bằng hạt chùm ngây Độ đục (NTU) 42 3 5 93% COD (mg O2/l) 64 5.5 - 91% Coliform ( MPN/100ml) 68 0 2,2 100% E.coli ( MPN/100ml) 49 0 0 100% Mẫu nước keo tụ bằng hạt đậu cô ve Độ đục (NTU) 42 7 5 83% COD (mg O2/l) 64 11 - 83% Coliform ( MPN/100ml) 68 1 2,2 99% E.coli ( MPN/100ml) 49 0 0 100% Bảng 4.14 Kết quả phân tích các chỉ tiêu chạy mô hình của mẫu nước MH1 với các chất keo tụ khác nhau. Từ kết quả bảng 4.14 ta nhận thấy: So sánh các chỉ tiêu đầu ra của mẫu MH1 sau khi xử lý qua các giai đoạn keo tụ bằng Al2(SO4)3.14H2O, lọc qua cát và khử trùng bằng SODIS với tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ( TCVN 5502:2003) thì hầu hết các chỉ tiêu điều đạt tiêu chuẩn cho phép. Khi sử dụng hạt chùm ngây làm chất keo tụ ( thay vì dùng Al2(SO4)3.14H2O) để xử lý mẫu MH1, các chỉ tiêu chất lượng nước đầu ra gần như tương đương với khi sử dụng phèn nhôm và cũng nằm trong tiêu chuẩn cho ( TCVN 5502: 2003 ). Tuy nhiên, khi sử dụng đậu cô ve làm chất keo tụ xử lý mẫu nước MH1, hiệu quả xử lý không cao bằng chùm ngây và phèn nhôm, một số chỉ tiêu trong nước sau xử lý không đạt tiêu chuẩn cho phép (độ đục). Kết quả phân tích các chỉ tiêu với mẫu MH2 như bảng 4.15 sau: Nội dung Mẫu đầu vào Mẫu sau xử lý TCVN 5502:2003 % xử lý mẫu Mẫu nước keo tụ bằng Al2(SO4)3.14H2O Độ đục (NTU) 142 3 5 98% COD (mg O2/l) 96 8 Không quy định 92% Coliform ( MPM/100ml) 81 1 2,2 99% E.coli ( MPM/100ml) 58 0 0 100% Mẫu nước keo tụ bằng hạt chùm ngây Độ đục (NTU) 142 4 5 97% COD (mg O2/l) 96 8 - 92% Coliform ( MPM/100ml) 81 0 2,2 100% E.coli ( MPM/100ml) 58 0 0 100% Bảng 4.15 Kết quả phân tích các chỉ tiêu chạy mô hình của mẫu nước MH2 với các chất keo tụ khác nhau. Nhận xét: So sánh các chỉ tiêu đầu ra của mẫu MH2 sau khi xử lý qua các giai đoạn keo tụ bằng Al2(SO4)3.14H2O, lọc qua cát và khử trùng bằng SODIS với tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ( TCVN 5502:2003) thì hầu hết các chỉ tiêu điều đạt tiêu chuẩn cho phép. Khi sử dụng hạt chùm ngây làm chất keo tụ ( thay vì dùng Al2(SO4)3.14H2O) để xử lý mẫu MH2, các chỉ tiêu chất lượng nước đầu ra gần như tương đương với khi sử dụng phèn nhôm và cũng nằm trong tiêu chuẩn cho ( TCVN 5502: 2003 ). Kết luận và thảo luận kết quả giai đoạn thực nghiệm 3: Sau khi phân tích các chỉ tiêu sau 2 lần chạy mô hình, hạt cây chùm ngây đã chứng tỏ là có khả năng dùng làm chất keo tụ cho quá trình xử lý nước với hiệu quả xử lý gần như tương đương với phèn nhôm là 1 chất keo tụ tổng hợp rất thông dụng. Ngoài ra, chùm ngây còn thể hiện là chất keo tụ có thể xử lý ở độ đục thấp cũng như độ đục cao. Như vậy, có thể áp dụng mô hình xử lý này ( keo tụ bằng chùm ngây, lọc qua cát, khử trùng bằng SODIS) cho các vùng nông thôn chưa tiếp cận được với nước sạch. Chất lượng nước sau khi xử lý hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn nước ăn uống và sinh hoạt ( Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch Bộ Y tế ban hành 2005 hay TCVN 5502:2003). CHƯƠNG 5 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH XỬ LÝ QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ VÙNG NÔNG THÔN VIỆT NAM Để giải quyết ba vấn đề đã đề cập trong phần mở đầu: chất lượng nước ăn uống và sinh hoạt ở các vùng nông thôn, quy trình công nghệ xử lý nước cấp phù hợp cho những vùng nông thôn có mật độ dân cư thưa thớt, các chất có thể dùng để xử lý nước, đề tài “ Nghiên cứu đánh giá khả năng keo tụ ứng dụng trong xử lý nước của một số loại thực vật”, ngoài việc đánh giá khả năng keo tụ xử lý nước của một số loại thực vật, còn đề xuất mô hình áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn cho các vùng nông thôn chưa tiếp cận với nước sạch ở Việt Nam. Dựa vào đặc điểm xử lý hoàn toàn không sử dụng hóa chất trong các giai đoạn xử lý nước mà chỉ sử dụng các nguồn vật liệu từ tự nhiên và năng lượng mặt trời, “ Mô hình xử lý nước bằng vật liệu tự nhiên và năng lượng mặt trời ” có thể áp dụng vào thực tiễn. Hạt của cây chùm ngây dùng để xử lý nước, lá chùm ngây có giá trị dinh dưỡng cao và được bán với giá cao trên thị trường, có thể là nguồn cung cấp dinh dưỡng và nguồn thu nhập cho gia đình. Như vậy, mô hình không chỉ có vai trò xử lý và cung cấp nước sạch cho việc ăn uống và sinh hoạt hằng ngày, mà còn góp phần “xóa đói giảm nghèo” cho người dân thực hiện mô hình này. Đây được xem như là một lời giải cho bài toán “ nước sạch và xóa đói giảm nghèo cho các vùng nông thôn chưa phát triển ở Việt Nam”. NƯỚC SẠCH TỪ MÔ HÌNH Thu nước mặt từ ao, hồ, sông, suối Bồn keo tụ tạo bông và lắng Khử trùng bằng ánh sáng mặt trời Bồn lọc Chiết nước vào các chai nhựa PET Giới thiệu mô hình Sơ đồ 5.1 Mô hình xử lý nước bằng vật liệu tự nhiên và năng lượng mặt trời Vận hành mô hình Dây chuyền công nghệ của mô hình này cũng giống như dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt thông thường, bao gồm các quá trình: thu nước, keo tụ tạo bông, lắng, lọc, khử trùng. Nguồn nước sử dụng Nước ngọt từ ao, hồ, sông, suối và không bị ô nhiễm quá nặng (gần các khu vực: chuồng gia súc, nguồn thải từ nhà máy, nhà vệ sinh) Quá trình keo tụ và lắng Sử dụng chất keo tụ tự nhiên: sử dụng hạt cây chùm ngây ( sử dụng xử lý nước ăn uống và sinh hoạt) và hạt cây đậu cô ve ( sử dụng xử lý nước sinh hoạt). Nhưng vật liệu sử dụng làm chất keo tụ chủ yếu trong mô hình này là hạt cây chùm ngây. Cho nước vào chum, vại hoặc bồn chứa Tiến hành keo tụ với hạt cây chùm ngây hoặc hạt đậu cô ve. Keo tụ bằng hạt chùm ngây: nước tự nhiên vào mùa khô thường có độ đục nhỏ hơn 150 NTU, sử dụng nồng độ chùm ngây từ 100 mg/l – 300 mg/l và để lắng 4 giờ, gạn bỏ cặn lắng, lấy phần nước trong tiếp tục cho qua quá trình lọc. Đối với nước tự nhiên vào mùa mưa, độ đục dao động khoảng từ 100 NTU – 300 NTU, sử dụng nồng độ chùm ngây làm chất keo tụ từ 200 mg/l – 400 mg/l và cũng lắng trong 4 giờ và lấy phần nước trong cho qua quá trình lọc. Keo tụ bằng đậu cô ve: khuyến cáo nên sử dụng cho mục đích nước sinh hoạt, xử lý nước tự nhiên ở độ đục thấp nhỏ hơn 100 NTU, nồng độ sử dụng từ 10mg/l – 40 mg/l, để lắng 6 giờ, sau đó gạn lấy phần nước trong cho qua quá trình lọc. Quá trình lọc. Sau khi nước đã được xử lý xong quá trình keo tụ tạo bông và lắng, ta tiến hành xử lý qua bồn lọc. Vật liệu lọc: cát lọc, than antraxit ( than củi, than gáo dừa), sỏi. Cấu tạo bể lọc : Lớp ở đáy bể lọc là lớp sỏi đở.( phần thu nước sau lọc). Lớp kế tiếp là lớp cát lọc, tiếp theo là lớp than antraxit. Các vật liệu lọc phải được rửa sạch trước khi cho vào bể lọc. Việc bố trí lớp vật liệu dày hoặc mỏng sẽ ảnh hưởng tới thời gian lọc và chất lượng nước sau lọc. Lớp vật liệu dày, thời gian lọc chậm, chất lượng nước tốt. Ngược lại, lớp vật liệu mỏng, thời gian lọc nhanh, chất lượng nước không cao. Tùy theo mục đích sử dụng mà bố trí chiều dày của lớp vật liệu lọc. Quá trình khử trùng. Nếu nước dùng uống trực tiếp thì sau khi lọc có thể khử trùng bằng các cách sau: Đem nước sau khi lọc đun sôi. Phương pháp SODIS : Chuẩn bị: Kiểm tra xem điều kiện thời tiết và khí hậu phù hợp với SODIS hay không. Thu gom chai nhựa trong loại PET có dung tích bất kỳ. Kiểm tra sự chắc chắn của chai, gồm cả nắp chai. Chọn các vật lót thích hợp để đặt phơi các chai SODIS như dùng các tấm tôn múi hay tôn dợn sóng. Kiểm tra độ trong của nước đủ điều kiện áp dụng cho SODIS (độ đục <30NTU). Nếu nước có độ đục cao hơn cần tiền xử lý trước ( keo tụ và lọc). Cách thực hiện: Rửa sạch các chai khi sử dụng lần đầu tiên. Đổ đầy ¾ nước vào chai. Lắc đều các chai trong khoảng 20 giây. Đổ đầy nước vào chai. Đặt các chai trên một tấm tôn múi. Phơi nắng các chai dưới ánh nắng mặt trời trong khoảng 6 giờ. Cần lưu ý khi sử dụng nước sau khi khử trùng bằng SODIS ( Sử dụng trong vòng hai ngày kể từ khi mở nắp, không dùng SODIS cho các đối tượng có sức đề kháng kém ) Đánh giá mô hình. Ưu điểm: Hoàn toàn không sử dụng hoá chất trong quá trình xử lý. Công nghệ đơn giản, dễ áp dụng và thực hiện ở quy mô hộ gia đình Vật liệu đơn giản dễ tìm. Chi phí xử lý thấp. Không đòi hỏi kỹ thuật cao. Nhược điểm: Chỉ có khả năng xử lý ở quy mô nhỏ, không thể áp dụng cho quy mô công nghiệp. Không thể áp dụng cho những vùng có nguồn nước mặt bị ô nhiễm nặng. Quá trình khử trùng bằng SODIS chỉ đạt hiệu quả khi trời nắng, cho nên những tháng mùa mưa khó áp dụng phương pháp khử trùng này, do thời gian khử trùng nước bằng SODIS sẽ dài hơn. GÓP PHẦN “XÓA ĐÓI GIẢM NGHÈO” TỪ MÔ HÌNH Bài toán dinh dưỡng Theo báo cáo của Liên Hiệp Quốc thì tỷ lệ suy dưỡng và thiếu vi chất ở trẻ em Việt Nam xếp vào loại cao nhất trên thế giới, còn theo số liệu từ Viện Dinh Dưỡng thuộc Bộ Y Tế Việt Nam thì tỷ lệ suy dinh dưỡng thể thấp còi của thiếu nhi trên cả nước năm 2008 hãy còn ở mức 32,6% trên tổng số trẻ em  Việt Nam, nghĩa là có khoảng 8 triệu rưỡi trẻ em suy dinh dưỡng. Trong khi đó, đối với trẻ em  từ 1-3 tuổi, chỉ cần dùng 100gr lá tươi chùm ngây là cung ứng dư thừa lượng Calcium, Vitamine A,75% chất sắt, 50% lượng  chất đạm (Protein), và bổ sung đáng kể  luợng Potassium, các  Vitamine B, chất Đồng, và tất cả acid animo cần thiết trong ngày cho trẻ. Đối với các bà mẹ đang mang thai hoặc đang cho con bú, thì chỉ cần dùng 300 gr lá tươi hoặc 48 gr bột lá khô chùm ngây mỗi ngàylà đủ lượng dinh dưỡng cần thiết hàng ngày cho bà mẹ. Bài toán kinh tế 3 tháng cây đã bắt đầu cho thu hoạch, cây cao 60cm bắt đầu cắt ngọn và mỗi tháng sau đó tỉa cành thúc đẩy cây đâm chồi, chăm sóc bón phân, sau 6 thàng tuổi, cây cao khoảng 2 mét, là thời gian bắt đầu thu hoạch chính, trung bình cây đã có thể cho từ 500gr-900gr lá tươi / cây /tháng. Nếu chỉ trồng 5000 cây/ hecta (2m2/cây), sau 6 tháng  có thể thu hoạch  trung bình 2500kg lá /hecta/tháng. Nếu chỉ bán bằng giá như giá rau  thông thường 20000đ/kg/ tại chợ , thì thu nhập tại vườn của người trồng cây chùm ngây ít nhất sẽ là 20 triệu đồng / tháng/hecta, nó mang lại một giá trị kinh tế vô cùng lớn cho người dân. Hiện tại giá rau chùm ngây được bán với giá 70.000đồng/kg, theo chị Huỳnh Liên Lộc Thọ ở Xuân Lộc (Báo Đồng Nai 18/5/2008) đang bán. CÔNG TÁC TUYÊN TRUYỀN MÔ HÌNH ĐẾN VỚI MỌI NGƯỜI Để mô hình đạt hiệu quả khi áp dụng vào thực tiễn, công tác tuyên truyền và hướng dẫn có vai trò vô cùng to lớn trong việc triển khai mô hình này. Xây dựng sổ tay hướng dẫn sử dụng mô hình Nội dung của cuốn sổ tay hướng dẫn sẽ bao gồm các nội dung sau: Giới thiệu cách sử dụng mô hình, các công đoạn hay quá trình xử lý nước. Nêu các hướng dẫn cụ thể để thực hiện các quá trình xử lý nước: cách lấy nước để xử lý, cách pha chế và dùng chất keo tụ, thiết kế bể lọc đơn giản, cách khử trùng bằng SODIS. Cách trồng và chăm sóc cây chùm ngây, đậu cô ve để lấy hạt làm chất keo tụ. Ngoài ra, còn có thể khai thác về giá trị dinh dưỡng cũng như kinh tế của những loại cây này. Nêu một số lưu ý trong quá trình thực hiện mô hình, để người dân tránh sai sót và dẫn đến hiệu quả xử lý của mô hình không đạt. Tập huấn tuyên truyền viên. Để thực hiện hiệu quả công tác tuyên truyền, nên tổ chức các đợt tập huấn kỹ thuật cho đội ngũ tuyên truyền viên tại các địa phương được lựa chọn. Trước hết là đội ngũ lãnh đạo chính quyền xã, thôn, những người đứng đầu các tổ chức quần chúng như Hội phụ nữ, Hội nông dân, Hội cựu chiến binh, các tổ chức chuyên môn như y tế xã, các thầy cô giáo trong các trường học... Mô hình này nhằm cải thiện chất lượng nước uống, nhiều công đoạn thực hiện, do đó điều quan trọng là tuyên truyền viên có kiến thức chắc về tất cả các vấn đề liên quan đến xử lý nước và vệ sinh. Họ phải có khả năng giải thích cho cộng đồng về mối quan hệ giữa chất lượng nước uống, cách lấy nước an toàn, sự nhiễm bẩn của nước, ô nhiễm môi trường và những tác động của các yếu tố này đến sức khoẻ. 5.3.3 Tập huấn cho người sử dụng. Người sử dụng nên có đủ hiểu biết và kiến thức để áp dụng đúng mô hình này, và họ phải nhận thức được những nguy hiểm của việc dùng nước uống bị nhiễm bẩn. Bên cạnh đó SODIS nên được giới thiệu cùng với tập huấn về sức khoẻ và thực hành vệ sinh. Mô hình này nên được giới thiệu đến: Những cá nhân không được tiếp cận với nguồn nước sạch, an toàn Những cá nhân đang có nhu cầu sử dụng kỹ thuật xử lý nước đơn giản tiết kiệm. Những người đang là nạn nhân của các bệnh do nước. Để triển khai rộng, trước hết nên chọn một số hộ mẫu trong vùng lựa chọn để làm điểm, hướng dẫn trực tiếp cho họ. Có thể chỉ là những hộ nghèo không có điều kiện về kinh tế nhưng có hiểu biết. Khi một số hộ đã làm mẫu, theo thói quen nhiều hộ sẽ quan tâm, đến và quan sát, đây là cơ hội để có thể tuyên truyền mô hình trong cộng đồng có hiệu quả. CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài “ nghiên cứu đánh giá khả năng keo tụ của một số loại thực vật ứng dụng trong xử lý nước” đã thực hiện được các nội dung sau: Thu thập được một số tài liệu về việc sử dụng các loài thực vật tự nhiên làm chất keo tụ ứng dụng trong xử lý nước. Đánh giá được khả năng và hiệu quả keo tụ của một số loại thực vật sẳn có ở Việt Nam dùng làm chất keo tụ: chùm ngây, dầu mè, các loại đậu ( đậu cô ve, đậu xanh, đậu nành). Tổng hợp, xử lý các kết quả nghiên cứu và một số tài liệu có liên quan đến các loài thực vật này, để chọn ra một số loài thực vật có khả năng dùng làm chất keo tụ trong xử lý nước và có thể áp dụng vào thực tiễn ở Việt Nam. Đề xuất mô hình “ Xử lý nước bằng vật liệu tự nhiên và năng lượng mặt trời ” áp dụng cho một số vùng nông thôn chưa tiếp cận được với nước sạch ở Việt Nam. Sau quá trình nghiên cứu thực nghiệm trên 2 đối tượng, với 3 nhóm vật liệu nghiên cứu, rút ra một số kết luận sau: Cả 3 nhóm vật liệu nghiên cứu: chùm ngây, dầu mè, các loại đậu ( đậu xanh, đậu cô ve, đậu nành) đều có khả năng keo tụ, hiệu quả xử lý keo tụ từ 70% - 99% đối với nước đục nhân tạo, 60% - 90% đối với nước tự nhiên. Trong đó, vật liệu cho kết quả keo tụ tốt nhất là hạt chùm ngây với nồng độ từ 100mg/l – 400mg/l cho hiệu quả xử lý đạt 90% - 99% đối với nước đục nhân tạo, 75% - 90% đối với đối tượng nước tự nhiên. Ngoài ra, hạt đậu cô ve, cũng cho khả năng keo tụ tốt nhưng hiệu quả không bằng hạt chùm ngây, với nồng độ từ 10 mg/l – 40mg/l hiệu quả xử lý với nước đục nhân tạo đạt 76% - 80%, còn với nước tự nhiên là 72% - 75%. Thời gian phù hợp để thực hiện quá trình xử lý keo tụ khi sử dụng các vật liệu tự nhiên là chất keo tụ: chùm ngây là từ 2 – 4 giờ, dầu mè và các loại đậu là 6 giờ. Trải qua 3 giai đoạn thực nghiệm trong đề tài, đã chọn ra được 2 đối tượng phù hợp với các yêu cầu về hiệu quả, kinh tế, khả thi và có thể áp dụng cho Việt Nam, đó là hạt cây chùm ngây và hạt đậu cô ve. Nhưng xét về mặt chất lượng nước sau khi xử lý, chỉ có thể chọn chùm ngây làm chất keo tụ chính. Các vật liệu khác cần phải nghiên cứu thêm. “ Mô hình xử lý nước bằng vật liệu tự nhiên và năng lượng mặt trời ” không chỉ góp phần giải quyết vấn đề nước sạch cho sinh hoạt của vùng nông thôn, mà nó còn góp phần cải thiện dinh dưỡng và kinh tế cho các hộ gia đình áp dụng nó. KIẾN NGHỊ Mô hình “Xử lý nước bằng vật liệu tự nhiên và năng lượng mặt trời” cần phải tiến hành thử nghiệm ở một số địa phương, nhằm mục đích đánh giá lại hiệu quả, Phương pháp, cũng như khả năng thực hiện của người dân, từ đó rút ra những kinh nghiệm cho việc áp dụng rộng rãi cho Việt Nam. Vì thời gian nghiên cứu đề tài khá ngắn, nên chỉ đánh giá được hiệu quả keo tụ của một số loại thực vật ứng dụng trong xử lý nước và đề xuất mô hình áp dụng vào thực tiễn. Chính vì thế, đề tài này không chỉ dừng lại ở đây mà cần tiếp tục nghiên cứu thêm, các hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài: Nghiên cứu đánh giá hiệu quả keo tụ của một số loại thực vật này, ứng dụng xử lý một số loại nước thải. Tiếp tục nghiên cứu, tìm hiểu các vật liệu tự nhiên có khả năng keo tụ và trợ keo tụ.