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

Theo báo cáo của chương trình phát triển của Liên hợp quốc, ở Việt Nam 80% bệnh tật ở nông thôn là do ô nhiễm nước hoặc các bệnh truyền nhiễm qua đường nước gây ra. Trên thế giới hiện nay, mỗi ngày có 400 trẻ em chết vì các bệnh liên quan đến nguồn nước. Hiểu được vai trò của nước sạch, Nghị quyết Đại Hội Đảng lần thứ VIII đã chỉ rõ “ cải thiện việc cấp thoát nước ở đô thị, thêm nguồn nước sạch cho nông thôn”. Theo báo cáo “ chiến lược Quốc gia cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn đến năm 2020” của Bộ xây dựng, hiện nay vẫn còn hơn 70% dân số nông thôn sử dụng nước không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh. Ở nhiều vùng nông thôn, do điều kiện sống còn khó khăn nên người dân chưa tiếp xúc được với nước sạch, mà chủ yếu vẫn dùng nước từ các nguồn không an toàn như: nước hồ, sông, suối… mà không qua bất cứ hình thức xử lý nào khi sử dụng trực tiếp trong ăn uống và sinh hoạt hàng ngày. Nguồn nước này có nhiều cặn, một số chất hữu cơ và các vi sinh vật gây bệnh cho người. Có thể nêu lên một vài nguyên nhân quan trọng của vấn đề thiếu nước sạch đó. Nguyên nhân đầu tiên là, tuy Việt Nam có trữ lượng nước khá dồi dào, lượng mưa khá cao, hệ thống sông ngòi kênh mương dày đặc, nước ngầm cũng phong phú tại những vùng thấp, nhưng lượng nước phân bố không đều theo thời gian và không gian. Việc sử dụng ngày càng nhiều nước cho sản xuất nông nghiệp và công nghiệp, dân số tăng nhanh làm tăng nhu cầu sử dụng nước. Nguyên nhân thứ 2 là một số nguồn nước hiện nay đang ngày càng bị ô nhiễm do các hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt làm cho chất lượng nước ngày một xấu hơn. Chính vì thế, để có đủ nước cung cấp và đảm bảo an toàn sức khỏe, đòi hỏi công tác xử lý nước phải được đẩy mạnh và áp dụng dây chuyền công nghệ xử lý phù hợp. Ở nông thôn, phần lớn các hộ gia đình sử dụng 2 nguồn nước, một nguồn để ăn uống thường là nước mưa và một nguồn để tắm giặt. Các hệ thống cấp nước tập trung ở nông thôn hiện nay vẫn chưa phổ biến. Do đó, các hộ thường có công trình cấp nước riêng như giếng đào, lu vại hay bể chứa nước mưa. Công tác xử lý thì rất đơn giản, thường là lắng sơ bộ hoặc nếu nguồn nước quá đục thì dùng phèn keo tụ tạo thành bông rồi để lắng, nhưng lượng phèn sử dụng hoàn toàn ngẫu nhiên. Nói chung các hộ phải tự xử lý nước hoặc chấp nhận dùng nước chưa qua xử lý. Keo tụ là quá trình rất quan trọng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp nói riêng và nước ô nhiễm nói chung. Quá trình keo tụ giúp loại bỏ các hạt lơ lửng do đó làm độ đục của nước giảm đi. Ngoài ra nó cũng góp phần làm tăng hiệu quả của các quá trình xử lý tiếp theo như lắng, lọc, khử trùng…..Hiện tại, trong công nghệ xử lý nước tập trung hiện nay thi người ta chỉ sử dụng các chất hóa học làm chất keo tụ nước như phèn sắt, phèn nhôm, PAC.... và dư lượng các hóa chất này trong nước là nguy cơ tiềm ẩn ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Để giảm bớt lượng các chất hóa học hiện diện trong nguồn nước sử dụng hằng ngày, đề tài “ Nghiên cứu đánh giá khả năng keo tụ của một số loại thực vật ứng dụng trong xử lý nước” đã ra đời với mong muốn thay thế các hóa chất dùng trong công tác xử lý nước nói chung và keo tụ nước nói riêng bằng việc sử dụng một số loại thực vật làm chất keo tụ, góp phần giải quyết và nâng cao chất lượng nước cấp sinh hoạt ở các vùng nông thôn chưa có điều kiện tiếp cận với nguồn nước sạch. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu đánh giá khả năng keo tụ nước của một số loại thực vật sẵn có tại Việt Nam Xem xét tính khả thi của các loại thực vật trên khi áp dụng trên quy mô hộ gia đình ở một số vùng nông thôn Việt Nam. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu thực nghiệm xem xét tính khả thi trên nước đục nhân tạo. Nghiên cứu thực nghiệm trên một số nguồn nước mặt tự nhiên. 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu chỉ thực hiện trên nước đục nhân tạo và một số nguồn nước mặt tự nhiên thu nhận trên một số vị trí tại lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai và nước hồ. Nghiên cứu thử nghiệm trên mô hình với quy mô hộ gia đình. 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp tổng hợp tài liệu : tài liệu tham khảo từ Internet, một số tạp chí khoa học nước ngoài, sách và luận văn. Phương pháp thực nghiệm: thực hiện thí nghiệm trên mô hình Jartest với mẫu nước đục nhân tạo và mẫu nước mặt tự nhiên, thử nghiệm trên mô hình lọc qua cát với mẫu nước tự nhiên, xác định các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả xử lý. Phương pháp tính toán, thống kê: dùng phần mềm Excel 2007 xử lý số liệu và vẽ đồ thị. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1 Ý nghĩa khoa học Phương pháp mới giúp tận dụng được các nguồn nguyên liệu sẵn có trong tự nhiên phục vụ công tác xử lý nước cấp. Giảm thiểu được các nguy cơ tiềm ẩn từ việc sử dụng các chất keo tụ hóa học. Xây dựng công nghệ xử lý nước hoàn toàn không sử dụng hóa chất nhân tạo. 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn Phương pháp giúp tiết kiệm chi phí đáng kể cho người dân . Thân thiện với môi trường. Là phương pháp đơn giản dễ áp dụng do đó có tính khả thi cao đối với các vùng nông thôn không có điều kiện tiếp cận với nguồn nước sạch. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC CẤP Nước là một nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật. Không có nước cuộc sống trên trái đất không tồn tại. Nhu cầu dùng nước của con người là từ 100 đến 200 l/ngày.đêm cho các hoạt động bình thường ( theo tiêu chuẩn 20 TCN 33 - 85) chưa kể đến hoạt động sản xuất. Lượng nước này thông qua con đường thức ăn nước uống đi vào cơ thể để thực hiện quá trình trao đổi chất, trao đổi năng lượng, sau đó theo đường bài tiết (nước giải, mồ hôi…) mà thải ra ngoài. Ngày nay với sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm dần. Vì thế, con người phải xử lý các nguồn nước cấp để có đủ số lượng và đảm bảo đạt chất lượng cho mọi nhu cầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp. Tổng quan về vòng tuần hoàn nước cấp như sau: Các nguồn nước tự nhiên Khai thác và xử lý Thu gom và xử lý Phân phối và sử dụng Sơ đồ 2.1 Vòng tuần hoàn nước cấp. Con người khai thác nước từ các nguồn nước tự nhiên, dùng các biện pháp lý, hoá, sinh để xử lý nhằm đạt được số lượng và chất lượng nước mong muốn sau đó cấp đến hệ thống phân phối cho người tiêu dùng. Nước sau khi sử dụng được thu gom và xử lý ở hệ thống xử lý nước thải, rồi trả lại vào các nguồn nước tự nhiên, thực hiện vòng tuần hoàn mới. Ứng dụng của nước cấp Trong sinh hoạt:dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, các hoạt động công cộng như cứu hoả, phun nước, tưới cây , rửa đường.. Trong công nghiệp: làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nước giải khát, rượu bia… Hầu hết mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không gì thay thế được trong sản xuất. Tuỳ thuộc vào mức độ phát triển công nghiệp và mức sinh hoạt cao thấp mà nhu cầu về nước với chất lượng khác nhau cũng rất khác nhau. ở các nước phát triển, nhu cầu về nước có thể gấp nhiều lần so với các nước đang phát triển. Các yêu cầu chung về chất lượng nước Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp trong đó có thể có các chỉ tiêu cao thấp khác nhau, nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh về mặt vi sinh của nước và không có chất độc hại làm nguy hại đến sức khoẻ con người. Thông thường nước cấp cho sinh hoạt cần phải đảm bảo các chỉ tiêu lý học, hoá học cùng các chỉ tiêu vệ sinh an toàn khác như số vi sinh vật trong nước. Nước cấp cho nhu cầu công nghiệp ngoài các chỉ tiêu chung chất lượng, còn tuỳ thuộc vào từng mục đích sử dụng mà đặt ra những yêu cầu riêng. Trong xử lý nước cấp tuỳ thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về chất lượng nước cấp mà quyết định quá trình xử lý để có được chất lượng nước cấp đảm bảo các chỉ tiêu và ổn định chất lượng cấp cho các nhu cầu sử dụng. CÁC NGUỒN NƯỚC TỰ NHIÊN Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô) gồm : Nước mưa Nước bề mặt gồm: nước sông, hồ,suối.. Nước ngầm Tuỳ thuộc vào địa hình và các điều kiện môi trường xung quanh mà các nguồn nước tự nhiên có thể có chất lượng khác nhau. Thành phần và chất lượng nước mưa Nước mưa, dân gian còn gọi là nước không rễ được nhiều người coi là nước sạch. Một số người dân thích uống nước mưa không đun sôi vì nhiều lý do: nó chứa ít các loại muối khoáng hoà tan, chứa ít sắt làm cho nước không tanh… người ta còn cho rằng nước mưa, nước tuyết tan không có thành phần nước nặng, nên rất có lợi cho sức khoẻ con người Thực tế khi mưa rơi xuống một phần bụi bặm và vi khuẩn sẽ bám vào hạt mưa. Gần những khu vực có nhà máy lớn, các chất khói độc hại thải ra và khí có hại cho sức khoẻ như NOx,SOx,gây ra mưa axit. Hơn nữa nước mưa được hứng từ mái nhà là nơi tích luỹ rất nhiều chất bẩn.Vì thế không nên uống trực tiếp nước mưa hứng được. Thành phần và chất lượng nước bề mặt Bao gồm nước trong các hồ chứa, sông suối. Do sự kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là: Các chất hoà tan dưới dạng ion, phân tử có nguồn gốc vô cơ hoặc hữu cơ. Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước ao, đầm, hồ chứa ít chất rắn lơ lửng hơn và chủ yếu ở dạng keo) Hàm lượng chất hữu cơ cao. Chứa nhiều vi sinh vật. Có sự hiện diện của nhiều loại tảo. Bảng 2.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước bề mặt. Chất rắn lơ lửng d>1µm Các chất keo d=0,001 ¸1 µm (chủ yếu 0,05¸0,2 mm) Các chất hoà tan d<0,001 µm -Đất sét -Cát -Keo Fe(OH)3 -Chất thải hữu cơ,vsvật -Vi trùng 1 -10 µm -Tảo -Đất sét -Protein -Silicat SiO2 -Chất thải sinh hoạt hữu cơ -Cao phân tử hữu cơ -Virut 0,03¸0,3 µm - Các ion K+, Na+, Ca2+, NH4+, SO42- ,Cl- , PO43-… - Các chất khí CO2, 02, N2, CH4, H2S… - Các chất hữu cơ - Các chất mùn Nguồn: Hoàng Văn Huệ, Công nghệ môi trường, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội, 2004. Nước bề mặt là nguồn nước tự nhiên gần gũi với con người nhất và cũng chính vì vậy mà nước bề mặt cũng là nguồn nước dễ bị ô nhiễm nhất. Ngày càng hiếm có một nguồn nước bề mặt nào đáp ứng được chất lượng tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp mà không cần xử lý trước khi đưa vào sử dụng. Do hàm lượng cao của các chất có hại cho sức khoẻ và có nhiều vi sinh vật có khả năng gây bệnh cho con người trong nước bề mặt phải giám định chất lượng nguồn nước, kiểm tra các thành phần hoá học, lý học, sinh học, mức độ ô nhiễm phóng xạ nguồn nước và nhất thiết phải khử trùng nếu như nước cấp được dùng cho mục đích sinh hoạt. Đối với nước sông thì chất lượng nước phụ thuộc vào các yếu tố xung quanh như mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số trong lưu vực, hiệu quả của công tác quản lý các dòng thải vào sông. Ngoài ra chất lượng nước sông còn phụ thuộc vào điều kiện thuỷ văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lưu và thời tiết trong khu vực. Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển mà công tác quản lý các dòng thải công nghiệp, dòng thải sinh hoạt không được chú trọng thì nước sông thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại, các chất hữu cơ ô nhiễm… nơi có lượng mưa nhiều, điều kiện xói mòn, phong hoá dễ dàng thì nước sông thường bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, độ đục cao do các chất huyền phù và các chất rắn, chất mùn có trong nguồn nước. Còn chất lượng nước hồ phụ thuộc vào thời gian lưu vào các điều kiện thời tiết, sinh thái môi trường và chất lượng các nguồn nước chảy vào hồ, trong đó có cả nguồn nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Nơi thiếu ánh sáng mặt trời, điều kiện lưu thông kém và chất thải hữu cơ nhiều, nước hồ sẽ có lượng oxy hoà tan thấp, điều kiện yếm khí tăng, nước sẽ có mùi vị khó chịu. Nơi có nhiều ánh sáng mặt trời, điều kiện quang hợp dễ dàng, các chất dinh dưỡng tích tụ nhiều sẽ thúc đẩy quá trình phì dưỡng cũng gây tác hại đến chất lượng nước hồ. Thường nước hồ cũng không đảm bảo chất lượng của tiêu chuẩn nước cấp. Tuy nhiên nước sông, hồ vẫn thường xuyên xảy ra quá trình tự làm sạch như quá trình lắng các chất huyền phù trong thời gian lưu, quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ, quá trình nitrat hoá các hợp chất chứa nitơ, quá trình bốc hơi. Thành phần và chất lượng nước ngầm Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cát bột kết trong các khe nứt có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người. Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn nước mặt. Đặc trưng chung của nước ngầm: Độ đục thấp Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định. Không có oxi nhưng chứa nhiều H2S và CO2… Chứa nhiều chất khoáng hoà tan chủ yếu là Fe, Mn, Ca, Mg, Flo. Ít sự hiện diện của vi sinh vật. Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng nông và nước ngầm tầng sâu. Nước ngầm tầng nông : thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt vì thế thành phần và mực nước biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng nông rất dễ bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu: thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước. Theo không gian phân bố, một lớp nước ngầm tầng sâu thường có ba vùng chức năng: Vùng thu nhận nước,vùng chuyển tải nước,vùng khai thác nước có áp. Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng dân cư trên thế giới. Do vậy ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường sống của con người. Các tác nhân ô nhiễm và suy thoái nước ngầm bao gồm: các tác nhân tự nhiên như: nhiễm mặn, phèn, hàm lượng Fe, Mn và một số kim loại khác. Các tác nhân nhân tạo: nồng độ kim loại nặng cao, hàm lượng NO3-, NO2-, NH4+,PO43-,.. vượt tiêu chuẩn cho phép, ô nhiễm bởi vi sinh vật. Suy thoái trữ lượng nước ngầm giảm bởi công suất khai thác, hạ thấp mực nước ngầm, lún đất. Ngày nay, tình trạng ô nhiễm và suy thoái nước ngầm đang phổ biến rộng. Để hạn chế tác động ô nhiễm và suy thoái nước ngầm cần phải tiến hành đồng bộ các công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm các nguồn nước mặt, quan trắc thường xuyên trữ lượng và chất lượng nước ngầm. Bảng 2.2 Thành phần có trong nước ngầm, nước mặt và những điểm khác nhau giữa hai nguồn nước này Thông số Nước bề mặt Nước ngầm Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định Hàm lượng chất rắn lơ lửng Thường cao và thay đổi theo mùa Thấp hoặc hầu như không có Chất khoáng hoà tan Thay đổi theo chất lượng đất, lượng mưa Ít thay đổi, cao hơn nước bề mặt ở cùng một vùng Hàm lượng sắt (Fe2+) mangan(Mn2+) Rất thấp, trừ dưới đáy hồ Thường xuyên có Khí CO2 hoà tan Thường rất thấp hoặc gần bằng không Thường xuất hiện ở nồng độ cao Khí 02 hoà tan Thường gần bão hoà Thường không tồn tại Khí NH3 Xuất hiện ở các nguồn nước nhiễm bẩn thường có Khí H2S Không Thường có SiO2 Thường có ở nồng độ trung bình Thường có ở nồng độ cao N03- Thường thấp Thường ở nồng độ cao, do phân bón hoá học Các vi sinh vật Vi khuẩn azotobacter, vk amon hoá, nitrat hoá... Các vi khuẩn sắt như leptothrix ochracea,.. Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thuỷ, Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2000 CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG NƯỚC Các thông số đánh giá chất lượng nước Các chỉ tiêu vật lý a. Độ đục Nước nguyên chất là một môi trường trong suốt và có khả năng truyền ánh sáng tốt, nhưng khi trong nước có các tạp chất huyền phù, cặn rắn lơ lửng, các vi sinh vật và cả các hoá chất hoà tan thì khả năng truyền ánh sáng của nước giảm đi. Dựa trên nguyên tắc đó mà người ta xác định độ đục của nước. - Có nhiều đơn vị đo độ đục, thường dùng : mg SiO2/l, NTU, FTU. - Nước cấp cho ăn uống độ đục không vượt quá 5 NTU. Nước mặt thường có độ đục 20 – 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 – 600 NTU. Theo tiêu chuẩn Việt Nam , độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được gọi là độ trong, ở độ sâu đó người ta có thể đọc được hàng chữ tiêu chuẩn. Đối vơi nước sinh hoạt độ đục phải lớn hơn 30 cm. b. Độ màu (tính bằng độ màu coban) Được xác định theo phương pháp so màu với thang độ màu Coban. Độ màu của nước bị gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp chất sắt và mangan không hoà tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng còn các loại thuỷ sinh tạo cho nước có màu xanh lá cây. Nước bị nhiễm bẩn nước thải công nghiệp hay sinh hoạt có màu đen. c. Mùi ,vị của nước Các chất khí và các chất hoà tan trong nước làm cho nước có mùi vị. Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng của các hoá chất hoà tan trong nó như mùi clo, amoniac, sunfua hydro… Nước có thể có vị mặn, ngọt, chát… tuỳ theo thành phần và hàm lượng muối hoà tan trong nước. d. Hàm lượng cặn không tan (mg/l) Được xác định bằng cách lọc một thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đem sấy ở (105-110oC) Hàm lượng cặn trong nước ngầm thường nhỏ 30-50mg/l, chủ yếu do cát mịn trong nước gây ra. Hàm lượng trong nước sông lớn dao động 20-5000 mg/l, có khi lên đến 30.000mg/l. e. Hàm lượng chất rắn trong nước Gồm có chất rắn vô cơ (các muối hoà tan, chất rắn không tan như huyền phù đất, cát…), chất rắn hữu cơ ( gồm các vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo và các chất rắn hữu cơ vô sinh như phân rác, chất thải công nghiệp…). Trong xử lý nước khi nói đến hàm lượng chất rắn, người ta đưa ra các khái niệm: Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TSS(Total Suspended Solid) là trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thuỷ rồi sấy khô ở 1030C tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là mg/l. Cặn lơ lửng SS (Suspended Solid) , phần trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại trên giấy lọc khi lọc 1 lít mẫu nước qua phễu, sấy khô ở 1030C-1050C tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là mg/l. Chất rắn hoà tan DS (Disolved Solid) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn lơ lửng TSS và cặn lơ lửng SS DS = TSS – SS Chất rắn bay hơi VS (Volatile Solid) là phần mất đi khi nung ở 5500C trong một thời gian nhất định. Phần mất đi là chất rắn bay hơi, phần còn lại là chất rắn không bay hơi. Các chỉ tiêu hoá học a. Độ pH của nước pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong nước. pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường b. Độ kiềm Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, cacbonat, hydroxyl và anion của các muối axít yếu. Do hàm lượng các muối này rất nhỏ nên có thể bỏ qua. Ơ nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do có trong nước. Độ kiềm là chỉ tiêu quan trọng trong công nghệ xử lý nước. Để xác định độ kiềm dùng phương pháp chuẩn độ mẫu nước thử bằng axit clohydric. c. Độ cứng của nước Là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước. Trong xử lý nước thường phân biệt ba loại độ cứng: Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi, magie có trong nướ Độ cứng tạm thời : biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi, magie trong các muối cacbonat (hydrocacbonat canxi, hydrocacbonat magie) có trong nước. Độ cứng vĩnh cửu: biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi, magie trong các muối axit mạnh của canxi và magie. Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do canxi và magie phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan. Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. d. Khí hydro sunfua (H2S) Là sản phẩm của quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ, phân rác có trong nước thải. Khí làm cho nước có mùi trứng thối khó chịu. Với nồng độ cao khí mang tính ăn mòn vật liệu. e. Các hợp chất của nitơ Là kết quả của quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên, các chất thải và các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào nguồn nước. Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng amoniac, nitric, nitrat và cả dạng nguyên tố nitơ (N2). Tuỳ theo mức độ có mặt của các hợp chất niơ mà ta có thể biết được mức độ ô nhiễm nguồn nước. Khi nước mới bị nhiễm bẩn bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH3, NO2-, NO3-. Sau một thời gian NH3, NO2- bị oxy hoá thành NO3-. Nếu nước chứa NH3 và nitơ hữu cơ thì coi như nước mới bị nhiễm bẩn và nguy hiểm. Nếu nước chủ yếu có NO2- thì nước đã bị ô nhiễm thời gian dài hơn, ít nguy hiểm hơn. Nếu nước chủ yếu có NO3- thì quá trình oxy hoá đã kết thúc. Ở điều kiện yếm khí NO3- sẽ bị khử thành N2 bay lên. Amoniac là chất gây nhiễm độc trầm trọng cho nước, gây độc cho loài cá. Việc sử dụng rộng rãi các nguồn phân bón hoá học cũng làm cho hàm lượng amoniac trong nước tự nhiên tăng lên. Trong nước ngầm và nước đầm lầy hay gặp NO3- và amoniac hàm lượng cao. Nếu trong nước uống chứa hàm lượng cao NO3- thường gây bệnh xanh xao ở trẻ nhỏ có thể dẫn đến tử vong. f. Clorua Tồn tại ở dạng Cl-, ở nồng độ cho phép không gây độc hại, nồng độ cao (>250mg/l) nước có vị mặn. Nguồn nước ngầm có thể có hàm lượng clo lên tới 500 ¸1000 mg/l. Sử dụng nước có hàm lượng clo cao có thể gây bệnh thận. Nước chứa nhiều ion Cl- có tính xâm thực đối với bêtông. Ion Cl- có trong nước do sự hoà tan muối khoáng, do quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ. g. Các hợp chất của axit silic Trong thiên nhiên thường có các hợp chất của axit silic, mức độ tồn tại của chúng phụ thuộc vào độ pH của nước. Ở pH< 8- 11 silic chuyển hoá dạng HSiO3-, các hợp chất này có thể tồn tại dạng keo hay dạng ion hoà tan. Sự tồn tại của các hợp chất này gây lắng đọng cặn silicat trên thành ống, nồi hơi, làm giảm khả năng vận chuyển và khả năng truyền nhiệt. h. Sunfat SO42- Ion sunfat thường có nguồn gốc khoáng chất hay nguồn gốc hữu cơ. Nước có hàm lượng sunfat hơn 250mg/l có tính độc hại cho sức khoẻ người sử dụng. k. Sắt và mangan Trong nước ngầm sắt tồn tại ở dạng Fe2+, kết hợp với gốc SO42-, Cl-. Đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic hoặc silic. Khi tiếp xúc với oxy không khí tạo ra Fe3+dễ kết tủa màu nâu đỏ. Nước mặt thường chứa sắt ở dạng Fe3+, tồn tại keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù .Với hàm lượng sắt > 0,5 mg/l: nước có mùi tanh khó chịu, vàng quần áo, hỏng sản phẩm dệt. Mangan có trong nước ngầm dưới dạng Mn2+. Nước có hàm lượng mangan khoảng 1mg/l sẽ gây trở ngại giống như khi sử dụng nước có hàm lượng sắt cao. Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước. Mangan thường gặp trong nước ngầm nhưng ít hơn sắt nhiều, ít khi lớn hơn 5 mg/l. l. Các hợp chất photpho Trong nước tự nhiên các hợp chất ít gặp nhất là photphat, khi nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi rác và các chất hữu cơ trong quá trình phân huỷ, giải phóng ion PO43-, có thể tồn tại dưới dạng H2PO4-, HPO42-, PO43-, Na3(PO4)3. Photpho không thuộc loại độc hại với con người nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặt biệt là hoạt động của bể lắng. m. Các hợp chất của florua Nước ngầm ở giếng sâu hoặc ở các vùng đất có chứa cặn apatit thường có hàm lượng các hợp chất florua cao ( 2¸ 2,5 mg/l), tồn tại dạng cơ bản là canxi florua và magie florua. Các hợp chất florua khá bền vững, khó bị phân huỷ ở quá trình tự làm sạch. Hàm lượng florua trong nước cấp ảnh hưởng đến việc bảo vệ răng. Nếu thường xuyên dùng nước có hàm lượng florua lớn hơn 1,3 mg/l hoặc nhỏ hơn 0,7 mg/l đều dễ mắc bệnh loại men răng. n. Các chất khí hoà tan Các chất khí hoà tan thường gặp trong nước thiên nhiên là khí cacbonic, oxy và sufurhydro. Trong nước ngầm khi pH <5,5 thì nước chứa nhiều CO2. Hàm lượng CO2 hoà tan trong nước cao thường làm cho nước có tính ăn mòn bêtông ngăn cản sự tăng pH của nước. Trong nước ngầm khí H2S là sản phẩm của quá trình khử diễn ra trong nước. Nó cũng xuất hiện trong nước ngầm mạch nông khi nước ngầm nhiễm bẩn các loại nước thải. Hàm lượng khí H2S hoà tan trong nước nhỏ hơn 0,5 mg/l đã tạo cho nước có mùi khó chịu và làm cho nước có tính ăn mòn kim loại. o. Các kim loại có tính độc cao Arsen (As) Crom (Cr) Thuỷ ngân ( Hg) Chì (pb) Các chỉ tiêu vi sinh Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó có các loại vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm là: kiết lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt… việc xác định sự có mặt của các vi trùng gây bệnh này thường rất khó khăn và mất nhiều thời gian. Trong thực tế việc xác định số vi khuẩn trong nước thường là xác định E.coli vi đặc tính của nó có khả năng tồn tại cao hơn các vi trùng gây bệnh khác. Do đó, sau khi xử lý, nếu trong nước không còn phát hiện thấy E.coli chứng tỏ các loài vi trùng khác cũng đã bị tiêu diệt, mặt khác việc xác định loại vi khuẩn này đơn giản và nhanh chóng Vi trùng gây bệnh Vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước gây tác hại cho mục đích sử dụng nước trong sinh hoạt. Các vi sinh vật này vốn không bắt nguồn từ nước, chúng cần vật chủ để sống kí sinh phát triển và sinh sản. Một số vi sinh vật gây bệnh sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng. -Vi khuẩn: Các loại vi khuẩn trong nước thường gây các bệnh về đường ruột như + Vi khuẩn Shigella spp: chủ yếu gây nên các triệu chứng lỵ . Biểu hiện bệnh từ tiêu chảy nhẹ đến nghiêm trọng như đi tiêu ra máu, mất nước, sốt cao và bị co rút thành bụng. Các triệu chứng này có thể kéo dài 12-14 ngày thậm chí hơn. + Vi khuẩn Salmonella typhii : gây sốt thương hàn. + Vi khuẩn Vibrio cholerae: tác nhân gây nên các vụ dịch tả trên toàn thế giới. Dịch tả gây bởi Vibrio cholerae thường được lan truyền rất nhanh qua đường nước. - Virus: Các bệnh do virus gây ra thường mang tính triệu chứng và cấp tính với giai đoạn mắc bệnh tương đối ngắn, virut sản sinh với mức độ cao, liều lây nhiễm thấp và giới hạn động vật chủ. Gồm: + Virus Adenovirus bệnh khuẩn xâm nhập từ khí quản: virus đậu mùa, thuỷ đậu, virus zona,.. + Virus Poliovirus : virus bại liệt + Hepatitis -A Virus (HAV) : virus viêm gan siêu vi A + Reovirus, rotavirus, norwalk virus :viêm dạ dày ruột - Động vật đơn bào ( protozoa): Các loại động vật đơn bào dễ dàng thích nghi với điều kiện bên ngoài nên chúng tồn tại rất phổ biến trong nước tự nhiên. Trong điều kiện môi trường không thuận lợi, các loại động vật đơn bào thường tạo lớp vỏ kén bao bọc(cyst), rất khó tiêu diệt trong quá trình khử trùng. Vì vậy thông thường trong quá trình xử lý nước sinh hoạt cần có công đoạn lọc để loại bỏ các động vật đơn bào ở dạng vỏ kén này. + Giardia spp : nhiễm trùng đường ruột + Cryptospridium spp : gây bệnh thương hàn, ỉa chảy Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường. Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệng của nước qua việc xác địng số lượng số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. Các loại rong tảo Rong tảo phát triển trong nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước có màu xanh. Nước mặt có nhiều loại rong tảo sinh sống trong đó có loại gây hại chủ yếu và khó loại trừ là nhóm tảo diệp lục và tảo đơn bào. Hai loại tảo này khi phát triển trong đường ống có thể gây tắc ngẽn đường ống đồng thời làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình hô hấp thải ra khí cacbonic. Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống Người ta thường sử dụng nước mặt và nước ngầm để cấp nước uống và sinh hoạt. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt do ít thay đổi hơn theo thời gian và thời tiết, dây chuyễn công nghệ cũng đơn giản hơn, cần ít hoá chất hơn và chất lượng sau xử lý cũng tốt hơn. Tuy nhiên nguồn nước ngầm không phải là vô hạn, nên nếu chỉ sử dụng nước ngầm thì đến một lúc nào đó sẽ gây ảnh hưởng xấu đến địa tầng của khu vực. Nước sau xử lý cần đảm bảo an toàn cho sử dụng. Các tiêu chuẩn phải đảm bảo an toàn về sức khoẻ, mùi vị, thẩm mỹ, và phù hợp càng nhiều càng tốt các tiêu chuẩn quốc tế. Nước cấp sinh hoạt phải đảm bảo không có vi sinh vật gây bệnh, nồng độ các chất độc, các chất gây bệnh mãn tính phải đạt tiêu chuẩn. Độ trong, độ mặn, mùi vị và tính ổn định phải cao. Một số tiêu chuẩn về nước ăn uống sinh hoạt: tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch ban hành kèm theo Quyết định số 09/2005/QĐ-BYT ngày 11 tháng 3 năm 2005 của Bộ trưởng Bộ Y tế, Chất lượng nước cấp sinh hoạt TCVN 5502 : 2003. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC Nguyên tắc lựa chọn nguồn nước và phương pháp xử lý nước Lựa chọn nguồn nước cho mục đích cấp Chất lượng nguồn nước có ý nghĩa quan trọng trong xử lý nước, quyết định dây chuyền xử lý. Do vậy trong những điều kiện cho phép, cần chọn nguồn nước có chất lượng nước tốt nhất để có được hiệu quả cao trong quá trình xử lý. Lựa chọn phương pháp xử lý Xử lý nước là quá trình làm thay đổi thành phần, tính chất nước tự nhiên theo yêu cầu của các đối tượng sử dụng phụ thuộc vào thành phần, tính chất củ nước nguồn và yêu cầu chất lượng của nước, của đối tượng sử dụng. Cơ sở để lựa chọn công nghệ xử lý nước dựa vào các yếu tố sau: Chất lượng của nước nguồn (nước thô) trước khi xử lý. Chất lượng của nước yêu cầu (sau xử lý) phụ thuộc mục đích của đối tượng sử dụng. Công suất của nhà máy nước. Điều kiện kinh tế kỹ thuật. Điều kiện của địa phương. Các dạng sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp Bể trộn Bểphản ứng Bể lọc nhanh Bể lắng ._.Bể chưá nước sạch Từ trạm bơm cấp I tới Chất kiềm hoá Chất khử trùng Chất keo tụ Đối với nguồn nước mặt có hàm lượng cặn 2500 mg/l : Bể trộn Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch Chất keo tụ Từ trạm bơm cấp I tới Chất kiềm hoá Chất khử trùng Bể trộn Bể lọc tiếp xúc Bể chứa nước sạch Từ trạm bơm cấp I tới Chất keo tụ chất kiềm hoá Chất khử trùng Sơ đồ 2.2 Xử lý với nguồn nước mặt có hàm lượng cặn 2500 mg/l Đối với nguồn nước mặt có hàm lượng cặn >2500 mg/l Bể trộn Bể phản ứng Bể lọc nhanh Bể lắng sơ bộ Bể lắng Bể chứa nước sạch Từ trạm bơm cấp I tới Chất keo tụ Chất kiềm hoá Chất khử trùng Trạm bơm Bể Phản ứng Bể lọc nhanh Bể Trộn Bể lắng Hồ sơ lắng lắng Từ nguồn tới Chất keo tụ Chất khử trùng Chất kiềm hoá Sơ đồ 2.3 Xử lý với nguồn mặt có hàm lượng cặn >2500 mg/l Các sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm:có thể dùng các sơ đồ sau: Giàn mưa hay thùng quạt gió Bể lắng tiếp xúc Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch Chất khử trùng Từ trạm bơm giếng tới Giàn mưa hay thùng quạt gió Bể lắng tiếp xúc Bể chứa nước sạch Chất khử trùng Từ trạm bơm giếng tới Sơ đồ2.4 Xử lý với nguồn nước ngầm Một vài sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp tại Việt Nam. Công ty tư vấn cấp thoát nước số 2- trung tâm nghiên cứu khoa học công nghệ cấp thoát nước: Dây chuyền công nghệ xử lý nước : đối với nguồn nước ngầm có hàm lượng sắt > 5 mg/l , pH ≥ 6,5 , chất hữu cơ tính theo oxy hoá ≤ 4 mg O2/l. Giếng và trạm bơm giếng Tháp oxy hoá Lọc nổi V= 5m/l Bể chứa nước sạch Clo tiêu thụ Bơm cấp II Sơ đồ 2.5. Sơ đồ công nghệ xử lý nước của công ty cấp thoát nước số 2 Trung tâm khoa học và công nghệ quốc gia – viện công nghệ hoá học: Bồn xúc tác CNH Bồn xúc tác CNH Bồn lọc Bể chứa nước sạch Giếng bơm Bồn chứa nước sạch Bộ khử khí Cung cấp Sơ đồ 2.6 .Sơ đồ công nghệ CNH xử lý nước giếng nhiễm phèn Nước từ giếng vào Nạp bảo hoà không khí bằng hệ AIRWA Tháp oxi hoá trên xúc tác KATAWA 1 Nước sạch Tháp lọc hai thành phần Tháp bẫy kết tủa trên KATAWA 2 Công nghệ KAWATA xử lý nước nhiễm sắt dùng trong sinh hoạt và công nghiệp: Sơ đồ 2.7 Xử lý nước nhiễm sắt dùng trong sinh hoạt và công nghiệp Trung tâm khai thác nước ngầm Thành Phố Hồ Chí Minh Giếng nguồn trạm bơm cấp I Giàn mưa trạm bơm cấp II bể chứa bể lọc nhanh Bể trộn đứng Bể lắng tiếp xúc Nước Clor Nước vôi Cung cấp Sơ đồ 2.8 Sơ đồ xử lý nước ngầm của Tp.HCM Nhà máy nước Thủ Đức Nước sông Đồng Nai Mạng lưới cấp nước Bể chứa nước sạch Bể trộn sơ cấp Bể lọc nhanh Bể lắng ngang Bể phản ứng Trạm bơm cấp I (Hoá An) Bể giao liên Bể trộn sơ cấp Bể phân phối nước Clor Dung dịch polime Flour vôi Clor Clor Dung dịch phèn Sơ đồ 2.9 Sơ đồ xử lý nước của nhà máy nước Thủ Đức Các phương pháp xử lý nước thiên nhiên. Trong kỹ thuật xử lý nước người ta thường hay dùng các phương pháp sau: Phương pháp cơ học: ứng dụng các công trình và thiết bị thích hợp để loại bỏ các tạp chất thô trong nước bằng trọng lực : lắng, lọc,..sử dụng quá trình làm thoáng tự nhiên hoặc cưỡng bức để khử sắt trong nước ngầm. Phương pháp hoá học và hoá lý : sử dụng phèn để làm trong và khử màu (quá trình keo tụ) các nguồn nước có độ đục và độ màu cao; sử dụng các tác nhân oxy hoá hoá học để khử sắt, mangan trong nước ngầm, sử dụng clo và các hợp chất của clo để khử trùng nước. Một phương pháp hoá lý khác hiện nay đang trở nên phổ biến là sử dụng các loại nhựa trao đổi ion để làm mềm nước và khử các chất khoáng trong nước. Phương pháp vật lý: điện phân NaCl để khử muối, dùng các tia tử ngoại để khử trùng, sử dụng các màng lọc chuyên dụng để loại bỏ các ion trong nước. Đối với nước mặt mục đích xử lý chủ yếu là giảm độ đục, độ màu và loại bỏ các ví sinh vật gây bệnh trong nước, do đó công nghệ xử lý nước mặt thường ứng dụng quá trình keo tụ –tạo bông với việc sử dụng phèn nhôm hay phèn sắt để kết tụ các hạt cặn lơ lửng trong nước tạo nên các bông có kích thước lớn hơn, sau đó lắng lọc và khử trùng trước khi phân phối vào mạng cấp nước (sử dụng). Đối với nước ngầm mục đích xử lý chủ yếu là khử sắt và mangan công nghệ xử lý thường là làm thoáng tự nhiên (dàn mưa) hoặc nhân tạo (quạt gió) để oxy hoá các nguyên tố Fe2+, Mn2+ ở dạng hoà tan trong nước thành Fe3+, Mn4+ ở dạng kết tủa sau đó tách ra bằng quá trình lắng lọc và khử trùng. Quá trình keo Trong nước sông suối, hồ ao,.. thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thành phần và kích thước rất khác nhau. Đối với các loại cặn này dùng các biện pháp xử lý cơ học trong công nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại bỏ được cặn có kích thước lớn hơn 10-4mm. Còn các hạt có kích thước nhỏ hơn 10-4mm không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp lí cơ học kết hợp với biện pháp hoá học, tức là cho vào nước cần xử lí các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước, taọ thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Để thực hiện quá trình keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3; phèn sắt FeSO4 hoặc FeCl3. Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hoà tan. Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hoà ion H+ thì cần phải kiềm hoá nước. Chất dùng để kiềm hoá thông dụng nhất là vôi CaO. Một số trường hợp khác có thể dùng là Na2CO3 hoặc xút NaOH. Thông thường phèn nhôm đạt được hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5.5¸7.5. Một số nhân tố cũng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ như: các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng, nhiệt độ… Ngoài việc dùng hoá chất để đẩy nhanh quá trình lắng nước có thể dùng thực vật tự nhiên như: Ơ Việt Nam : xương rồng lê gai tên khoa học Opuntia elator có nhiều ở khu vực miền Trung Việt nam, Nam Mỹ. Hạt moringa sấy khô xay nhỏ, châu phi -An Độ. Stychnos potatorum, vetiveria zizanoides (khus), carsamon –An Độ. Raquet (cactus) – haiti , mỹ latinh. Vecia fava (đậu khô), percica vulgaris(hạt đào)– bolivia và các nước khác. Quá trình lắng. Lắng nước là giai đoạn làm sạch nước sơ bộ trước khi đưa vào bể lọc. Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ, tạo bông. Trong công nghệ xử lí nước cấp quá trình lắng được ứng dụng: Lắng cặn phù sa khi nước mặt có hàm lượng phù sa lớn. Lắng bông cặn phèn/ polyme trong công nghệ khử đục và màu nước mặt. Lắng bông cặn vôi – magie trong công nghệ khử cứng bằng hoá chất. Lắng bông cặn sắt và mangan trong công nghệ khử sắt và mangan. Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, để bông cặn tạo ra những hạt cặn to, bền chắc, và càng nặng thì hiệu quả lắng càng cao. Nhiệt độ của nước càng cao, độ nhớt của nước càng nhỏ, sức cản của nước đối với hạt cặn càng giảm làm tăng hiệu quả các quá trình lắng nước. Thời gian lưu nước trong bể lắng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của bể lắng. Để đảm bảo lắng tốt thời gian lưu nước trung bình của các phân tử nước trong bể lắng phải đạt từ 70 – 80% thời gian lưu nước trong bể theo tính toán, nếu để cho bể lắng có vùng nước chết, vùng chảy quá nhanh hiệu quả lắng sẽ giảm đi nhiều. Quá trình lọc nước Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị bịt lại làm giảm tốc độ lọc. Để khôi phục khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió hoặc bằng nước gió kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống và sinh hoạt lọc là giai đoạn cuối cùng để làm cho nước sạch triệt để. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép ( nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l ). Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của bể lọc, nó mang lại hiệu quả làm việc và tính kinh tế của quá trình lọc. Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến nhất là cát thạch anh tự nhiên. Ngoài ra còn có thể sử dụng một số vật liệu khác như cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than antraxit, polymer,… các vật liệu lọc nước cần phải thoả mãn các yêu cầu sau: có thành phần cấp phối thích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao, ổn định về hoá học. Trong quá trình lọc người ta có thể dùng thêm than hoạt tính như là một hoặc nhiều lớp vật liệu lọc để hấp thu chất mùi và màu của nước. Các bột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn chúng có khả năng hấp thụ các chất ở dạng lỏng hoà tan trong nước. Bên cạnh đó lọc qua vải cũng được coi là một cách lọc nước : điển hình là ở khu vực Nam A, người ta dùng một miếng vải sari gập làm 7 hay 8 lần dùng làm tấm lọc. Tấm lọc bằng vải sari có thể làm giảm nguy cơ bị tả nhờ loại bỏ được các cặn rắn và phiêu sinh vật chứa vi khuẩn tả. Khử sắt và mangan Trong nước mặt sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe3+, thường là Fe(OH)3 không tan ở dạng keo hoặc dạng huyền phù. Hàm lượng sắt trong nước mặt thường không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước. Trong nước ngầm , sắt tồn ở dạng ion, sắt có hoá trị 2 (Fe2+) là thành phần của các muối hoà tan như :bicacbonat Fe(HCO3)2, sunphat FeSO4. Hàm lượng sắt có trong nguồn nước ngầm thường cao. Các phương pháp khử sắt trong nước ngầm: Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng. Khử sắt bằng phương pháp dùng hoá chất. Các phương pháp khử sắt khác. Mangan trong nước ngầm thường tồn tại ở dạng Mn2+ hoà tan hoặc có thể ở dạng keo không tan. Khi Mn2+ bị oxy hoá sẽ chuyển sang dạng Mn3+ và Mn4+ ở dạng hydroxit kết tủa. 2Mn(HCO3)2 + O2 + H2O ® 2Mn(OH)4 +4H+ + 4HCO3-. Trong thực tế việc khử sắt trong nước ngầm thường được tiến hành đồng thời với khử mangan. Làm mềm nước Là khử độ cứng trong nước ( khử các muối Ca, Mg có trong nước). nước cấp cho một số lĩnh vực như công nghiệp dệt, sợi nhân tạo, hoá chất, chất dẻo, giấy,… và nước cấp cho các loại nồi hơi thì phải làm mềm nước. các phương pháp làm mềm nước phổ biến như : phương pháp nhiệt, phương pháp hoá học, phương pháp trao đổi ion. Khử trùng nước Để đảm bảo an toàn về mặt vi sinh vật, nước trước khi cấp cho người tiêu dùng phải được khử trùng. Nó là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước cho sinh hoạt và ăn uống. Có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxi hoá mạnh, khử trùng bằng các tia vật lý, khử bằng phương pháp siêu âm, khử bằng phương pháp nhiệt, khử bằng phương pháp ion kim loại nặng,…Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp khử trùng bằng chất oxi hoá mạnh. Các chất được sử dụng phổ biến nhất là Clo và các hợp chất của Clo vì giá thành thấp, dễ sử dụng, vận hành và bảo quản đơn giản.Quá trình khử trùng của Clo phụ thuộc vào: Tính chất của nước xử lý: số vi khuẩn, hàm lượng chất hữu cơ và chất khử có trong nước. Nhiệt độ của nước. Liều lượng Clo CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ LOẠI THỰC VẬT CÓ KHẢ NĂNG KEO TỤ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC TỔNG QUAN VỀ CÂY CHÙM NGÂY Nguồn gốc Phân loại khoa học Giới (regnum): Plantae (không phân hạng): Angiospermae (không phân hạng) Eudicots (không phân hạng) Rosids Bộ (ordo): Brassicales Họ (familia): Moringaceae Chi (genus): Moringa Là loài cây vạn năng cho vùng sinh thái khắc nghiệt , có nguồn gốc ở bang Utar Pradesh, phía tây bắc Ấn Độ. Cây này được trồng nhiều nhất ở các nước châu Á, châu Phi và châu Mỹ la tinh. Cây chùm ngây còn được gọi là "cây phép mầu", "cây thần diệu", hay "cây phép lạ", bắt nguồn từ tên tiếng Anh là "Miracle tree". Đây là một loài cây đa tác dụng hay nói cách khác là cây vạn năng (multipurpose tree), vì ở nhiều nơi trên thế giới, nhất là các vùng đang phát triển ở châu Á và châu Phi, nó được xem tài nguyên vô giá, chống nạn thiếu dinh dưỡng, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phòng hộ giảm nhẹ thiên tai. Ngoài khả năng cung cấp chất dinh dưỡng, các bộ phận của cây chùm ngây còn có dược tính phổ rộng, được dùng để điều trị rất nhiều bệnh khác nhau. Chính nền y học cổ truyền của Ấn Độ cũng đã xác định được 300 bệnh khác nhau được điều trị bằng lá của cây này. Hình 3.1 Cây chùm ngây Đặc Điểm hình thái Cây chùm ngây có dạng sống là cây gỗ nhỏ, cao từ 8 - 10m. Lá kép lông chim 3 lần, dài 30 - 60 cm, với nhiều lá chét màu xanh mốc mốc, không lông, dài 1,3 - 2 cm, rộng 0,3 - 0,6 cm; lá kèm bao lấy chồi. Hoa thơm, to, dạng hơi giống hoa đậu, tràng hoa gồm 5 cánh, màu trắng, vểnh lên, rộng khoảng 2,5 cm. Bộ nhị gồm 5 nhị thụ xen với 5 nhị lép. Bầu noãn 1 buồng do 3 lá noãn, đính phôi trắc mô. Quả nang dài từ 30 - 120 cm, rộng 2 cm, khi khô mở thành 3 mảnh dày. Hạt nhiều (khoảng 20), tròn dẹp, to khoảng 1 cm, có 3 cánh mỏng bao quanh. Đặc điểm phân loại Chùm ngây là một trong 13 loài thuộc chi Moringa, họ Moringaceae, với tên khoa học là Moringa oleifera Lamk. Trên thế giới, chùm ngây được gọi dưới nhiều tên khác nhau: Tiếng Anh: Horsradish tree, Ben tree, Behn tree, Ben-oil tree, Benzolive tree, West Indian ben, Drumstick tree, Moringa tree Tiếng Pháp: Ben ailé, Ben ailée, Ben oléifère, Moringa ailée, Pois quénique Tiếng Hà Lan: Benboom, Peperwortel boom Đặc điểm phân bố Cây có nguồn gốc ở Ấn Độ, Arabia, châu Phi, vùng Viễn Tây châu Mỹ; được trồng và mọc tự nhiên ở vùng nhiệt đới châu Phi, nhiệt đới châu Mỹ, Sri Lanka, Ấn Độ, Mexico, Malabar, Malaysia và Philippines. Ở Việt Nam, từ lâu, cây đã được trồng ở Nha Trang, Phan Thiết, Phú Quốc. Gần đây, kiều bào ở Mỹ Trần Tiễn Khanh đã chuyển về Việt Nam 100 hạt giống, đã được phân phát cho một số nông dân ở Quảng Ngãi, Quảng Nam, Đà Nẵng. Công dụng. Về dinh dưỡng học: Cây chùm ngây đã thể hiện được hầu hết các bộ phận sống của nó có chứa đủ các thành phần dinh dưỡng, có thể giúp ích cho sự sống của con người và động vật. Lá cây được dùng làm rau ăn (lá, chồi, cành non và cả cây con được dùng trộn dầu dấm ăn thay rau diếp), làm bột cà-ri, ủ chua làm gia vị, làm trà giải khát... Ở châu Phi, nó được dùng để chống suy dinh dưỡng cho trẻ con. Lá chùm ngây chứa nhiều vitamin và muối khoáng có ích, với hàm lượng rất cao: vitamin C cao gấp 7 lần trong cam, provitamin A cao gấp 4 lần trong cà-rốt, calcium cao gấp 4 lần trong sữa, potassium cao gấp 3 lần trong chuối, sắt cao gấp 3 lần trong rau diếp, và ngay cả protein cũng cao gấp 2 lần trong sữa. Ngoài ra, nó còn chứa nhiều vitamin B, các acid amin có lưu huỳnh như methionin, cystein và nhiều acid amin cần thiết khác. Do vậy, lá chùm ngây được xem là một trong những nguồn dinh dưỡng thực vật có giá trị cao. Hoa chùm ngây có thể dùng để làm rau ăn hoặc làm trà (nhiều nước Tây phương sản xuất trà hoa chùm ngây bán ngoài thị trường), cung cấp tốt nguồn muối khoáng calcium và potassium. Nó cũng là nguồn cung cấp nguyên liệu rất tốt cho người nuôi ong. Quả non của nó có thể chiên xào để ăn với hương vị như măng tây. Hạt chùm ngây chứa nhiều dầu, lượng dầu chiếm đến 30 - 40% trọng lượng hạt, có nơi trồng chùm ngây ép dầu, năng suất dầu đạt 10 tấn / ha. Dầu chùm ngây ăn được, và còn được dùng bôi trơn máy móc, máy đồng hồ, dùng cho công nghệ mỹ phẩm, xà phòng, dùng để chải tóc. Dầu chùm ngây được bán ở thị trường dưới tên gọi tiếng Anh là ben-oil. Chính vì thế cây chùm ngây có tên là "Ben-oil tree". Các đoạn rễ non được dùng làm rau thay cho cải ngựa. Cải ngựa là một loài rau diếp với tên khoa học là Armoracia rusticana = Cochlearia armoracia, tên tiếng Anh là Horseradish, vì thế cây chùm ngây còn có tên tiếng Anh là "Horsradish tree" và cũng từ đó người Việt còn gọi nó là "cây cải ngựa". Về y học: Nhiều bộ phận của cơ thể cây chùm ngây đã được dùng làm thuốc chữa nhiều bệnh khác nhau. Lá, hoa và rễ được dùng trong y học cộng đồng, chữa trị các khối u. Lá dùng uống để điều trị chứng hạ huyết áp và vò xát vào vùng thái dương để trị chứng nhức đầu. Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy rằng, lá chùm ngây có tính chất như một kháng sinh chống các viêm nhiễm nhỏ. Hạt điều trị bệnh viêm dạ dày. Dầu hạt được dùng ngoài để điều trị nấm da. Nhiều nơi trên thế giới dùng bột nghiền từ hạt để khử trùng nước sông, nước sông trong mùa lũ có tổng số trực trùng Escherichia coli lên tới 1.600 - 18.000 / 100 ml, được xử lý bằng bột hạt chùm ngây trong vài giờ đồng hồ đã giảm xuống còn 1 - 200 / 100 ml. Rễ có vị đắng, được xem như một loại thuốc bổ cho cơ thể và phổi, điều kinh, long đàm, lợi tiểu nhẹ. Ở Nicaragua, nước sắc rễ được dùng chữa bệnh phù thủng. Dịch rễ được dùng ngoài để điều trị chứng mẩn ngứa do dị ứng. Trong rễ và hạt, cũng có chất kháng sinh pterygospermin. Vỏ cây được dùng điều trị chứng thiếu vitamin C, đôi khi dùng trị tiêu chảy. Trong những năm gần đây, những công trình nghiên cứu được công bố trong các báo "Phytotherapy Rechearch" và "Hort Science" cũng đã cho thấy các tác dụng khác nhau của các bộ phận cây chùm ngây như, chống hạ đường huyết, giảm sưng tấy, chữa viêm loét dạ dày, điều trị chứng hạ huyết áp và ngay cả làm êm dịu thần kinh trung ương. Ứng dụng của cây chùm ngây trong xử lý môi trường. Việt Nam: Phần lớn được trồng làm nọc trầu tại tỉnh Ninh Thuận, là nguồn thực phẩm chính của đồng bào các dân tộc Chăm và Raglay và là dược liệu nhiều công dụng. Chùm ngây còn mọc hoang và được trồng ở các địa phương như Đà Nẵng, Khánh Hòa, Bình Thuận, Kiên Giang và gần đây nhất được trồng thành trang trại ở Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu...Tuy thông tin về khả năng xử lý nước của hạt cây chùm ngây đã xuất hiện trên một số phương tiện thông tin đại chúng ở Việt Nam, nó vẫn chưa được ứng dụng nhiều ở các vùng nông thôn. Thế giới: đã có rất nhiều nước trên Thế giới nghiên cứu về khả năng xử lý môi trường của hạt cây chùm ngây và được áp dụng khá phổ biến cho những vùng nông thôn. Theo nghiên cứu của ông Michael Lea, chuyên gia thuộc Clearinghouse - tổ chức Canada chuyên nghiên cứu công nghệ lọc nước chi phí thấp – và các cộng sự, hạt chùm ngây có thể giảm đến 99,99% vi khuẩn trong nước chưa được xử lý.Ngoài ra, phương pháp xử lý nước bằng hạt cây chùm ngây đang được áp dụng rất phổ biến ở những vùng nông thôn của một số quốc gia ở Châu Phi. Theo trung tâm về nước - sức khỏe và môi trường của Luân Đôn ( Anh), những người phụ nữ trong những ngôi làng ở Sudan đã dùng hạt cây chùm ngây để xử lý làm trong nước, họ lấy nước từ dòng sông Nile và một số nơi khác, chứa nước vào trong chum hoặc vại, rồi sau đó họ dùng hạt chùm ngây đã giã nhỏ cho vào túi vải, dùng túi vải này khoáy điều trong nước và chờ lắng cặn, sau đó gạn lấy phần nước trong phía trên sử dụng cho ăn uống và sinh hoạt. Nước xử lý bằng hạt chùm ngây đã nghiền nhỏ và lắng sau 24 giờ thì nước có thể sử dụng 2 gam nhân cây chùm ngây sau khi nghiền Hạt và nhân cây chùm ngây Cây và trái chùm ngây Hình 3.2 Sử dụng hạt cây chùm ngây xử lý nước ở Châu Phi TỔNG QUAN VỀ CÂY DẦU MÈ. Phân loại khoa học Giới (regnum): Plantae Ngành (divisio): Embryophyta Lớp (class): Spermatopsida Bộ (ordo): Malpighiales Họ (familia): Euphorbiaceae Chi (genus): Jatropha Loài (species): J. curcas Hình 3.3 Cây dầu mè. Nguồn gốc Dầu mè là một loại cây có lịch sử 70 triệu năm, tên khoa học Jatropha curcas. L, nguồn gốc từ Mexico ( nơi duy nhất có hóa thạch của cây này) và Trung Mĩ, được người Bồ Đào Nha đưa qua Cape Verde, rồi lan truyền sang Châu Phi, Châu Á, sau đó được trồng ở nhiều nước, trở thành cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới. Từ năm 1991, cây dầu mè ở Nicaragua được nghiên cứu để làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học, từ đó cơn sốt dầu mè đã lan khắp phạm vi toàn cầu. Hiện này nhiều nước trên thế giới đang chạy đua phát triển cây này, nhất là các nước Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Malaixia, Indonexia, Philippin, Mianma và nhiều nước Châu Phi, nhằm phục vụ nhu cầu năng lượng tại chỗ và xuất khẩu. Đặc điểm sinh học Cây dầu mè là cây bụi gỗ mềm, thân thẳng cao trung bình 6 m với tán rộng. Cành non mập và mọng nước, nhựa cây có màu trắng sữa hay màu vàng nhạt, lá rụng sớm, mọc dày ở phần ngọn. Lá có hình ovan, hoặc hình trái tim, có lá chẻ thùy 3 đến 5 thùy. Lá dài 6 - 40 cm, rộng 6 – 35 cm, cuống dài 2,5 – 7,5 cm. Hoa thường nở vào tháng 4 - 5 tạo thành nhiều chùm có màu vàng nhạt, hình chuông. Hoa đực có 10 nhị trong đó 5 nhị dính vào phần chân đế, 5 nhị kết lại thành bó. Hoa cái rời rạc với bầu nhụy hình elip, chia làm 3 ô, với 3 núm nhụy phân nhánh. Quả có dạng nang, kích thước 2,5 -4 cm về chiều ngang và đường kính. Quả chia thành 3 ngăn, hạt nằm trong các ngăn này. Hạt cây thuôn màu đen kích thước 2x1 cm. Công dụng Nhựa mủ Nhựa cây dầu mè co chứa các alkaloid như jatrophine, jatropham, jatrophone và curcain là những chất có tính kháng bệnh ung thư. Lá có chứa apigenin, vitexin và isovitexin. Ngoài ra trong lá và cành non còn chứa amyrin, stigmosterol và stigmastenes là những chất có tính kháng khuẩn, chống viêm, chống dị ứng và oxi hóa. Chất béo có trong hạt cây giàu palmitic, oleic acid và linoleic acid. Nhựa cây được dùng để trị các bệnh ngoài da như u nhọt, hắc lào, xuất huyết da. Cành non có tác dụng làm sạch răng miệng (NIIR Board of Consultants and Engineers, 2006). Lá vỏ và rễ cây Lá cây được chú ý tới khả năng kích thích tạo sữa, gây xung huyết da và kháng kí sinh trùng. Lá được sử dụng để chống ghẻ, thấp khớp, tê liệt, u xơ. Rễ cây có tác dụng tẩy giun sán, chữa rắn cắn.Vỏ cây dung để thuốc cá, và dung điều trị các vết thương ngoài da.Nước sắc của vỏ và rễ cây dung điều trị thấp khớp, bệnh hủi, chứng kho tiêu, tiêu chảy ( NIIR Board of Consultants and Engineers, 2006) Hạt và dầu Hạt cây là loại thuốc trị bệnh phù, bệnh gút (gout), chứng liệt và các bệnh về da. Dầu cây dầu mè có tính tẩy rửa. Bảo vệ môi trường Dầu mè hấp thụ nhiều CO2 trong không khí. Theo tính toán sơ bộ, một cây dầu mè có khả năng hấp thụ 100g CO2 / ngày trong không khí, tính ra mỗi cây có khả nawmg hấp thụ 30kg CO2/ năm, mỗi ha có thể hấp thụ 48 tấn CO2/ năm, góp phần giảm thiểu khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Trồng cây dầu mè, với che phủ tốt , tuổi thọ dài (30-50 năm), bộ rễ sâu, khối lượng lá rụng hàng năm lớn, góp phần chống xói mòn, tăng khả năng giữ nước, nâng cao độ che phủ của đất, cải tạo vùng đất xấu, đất hoang mạc hóa, đất bãi khai thác khoáng sản. Dầu mè còn là cây chống cháy tốt, có thể trông làm đường băng cản lửa bảo vệ rừng, nhất là rừng nguyên sinh và các vườn quốc gia. Xử lý nước Hiện nay, việc ứng dụng hạt cây dầu mè để xử lý nước chưa được phổ biến rộng và rất ít nghiên cứu về nó.Theo nghiên cứu của Kenneth Anchang Yongabi, trung tâm nghiên cứu FMENV/ZERI Đại học Abubakar Tafawa Balewa (Nigeria) về khả năng keo tụ và tiêu diệt vi sinh vật của hạt cây dầu mè, nghiên cứu thử nghiệm trên mẫu nước thải bệnh viện và cho hiệu quả rất khả quang. TỔNG QUAN VỀ CÁC CÂY HỌ ĐẬU. Cây đậu Cô Ve. Phân loại khoa học Giới (regnum): Plantae (không phân hạng): Angiospermae (không phân hạng) Eudicots (không phân hạng) Rosids Bộ (ordo): Fabales Họ (familia): Fabaceae Phân họ (subfamilia): Faboideae Tông (tribus): Phaseoleae Chi (genus): Phaseolus Loài (species): P. vulgaris Hình 3.4 Cây đậu cô ve Đậu cô ve (gốc tiếng Pháp: haricot vert), danh pháp khoa học Phaseolus vulgaris, là loài cây thường niên được thuần hóa ban đầu tại khu vực Mesoamerica và Andes cổ đại của Trung Mỹ, ngày nay được trồng phổ biến trên khắp thế giới để lấy quả đậu, cả dạng khô lẫn đậu cô ve tươi. Lá cây đôi khi cũng được dùng như rau xanh, và rễ dùng làm thức ăn cho gia súc. Đậu cô ve cùng với bí và ngô là ba loại ngũ cốc cơ bản của nền nông nghiệp thổ dân châu Mỹ. Là một cây thuộc phân họ Đậu, rễ của đậu cô ve các loài vi khuẩn cố định nitơ cung cấp dưỡng chất cần thiết cho hai loài cây kia. Đậu cove là cây hằng niên, thân thảo, rễ chính mọc sâu nên cây có khả năng chịu hạn tốt, rễ phụ có nhiều nốt sần chủ yếu tập trung ở độ sâu khoảng 20 cm. Thân có 2 dạng: thân sinh trưởng hữu hạn và vô hạn. Lá kép có 3 lá phụ với cuốn dài, mặt lá rất ít lông tơ. Chùm hoa mọc ở nách lá trung bình có từ 2 - 8 hoa. Sau khi trồng 35 - 40 ngày đã có hoa nở, hoa lưỡng tính tự thụ phấn khoảng 95% nên việc để giống rất dễ dàng. Trái đậu ăn tươi thu hoạch từ 10 - 13 ngày sau khi hoa nở. Hột đậu to, trọng lượng 1.000 hột 250 - 450g. Hiện nay, đậu cô ve được trồng rất phổ biến tại Việt Nam, chủ yếu được sử dụng làm thực phẩm. Gần đây, đã có một số nhà nghiên cứu ở châu Phi thử nghiệm sử dụng hạt đậu cô ve để keo tụ làm trong nước cho kết quả tương đối khả thi. Đây là một ứng dụng khá mới của đậu cô ve, nhưng lại mở ra khả năng ứng dụng cao góp phần cải thiện chất lượng nguồn nước ở các quốc gia đang phát triển. Cây đậu nành. Phân loại khoa học Giới (regnum): Plantae (không phân hạng): Angiospermae (không phân hạng) Eudicots (không phân hạng) Rosids Bộ (ordo): Fabales Họ (familia): Fabaceae Phân họ (subfamilia): Faboideae Tông (tribus): Phaseoleae Phân tông (subtribus): Glycininae Chi (genus): Glycine Loài (species): G. max Hình 3.5 cây đậu nành Đậu tương (Glycine max (L) Merr.) còn gọi là đậu nành là một cây trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế cao. Sản phẩm của nó làm thực phẩm cho con người, thức ăn cho gia súc nguyên liệu cho công nghiệp, hàng xuất khẩu và là cây cải tạo đất tốt. Giá trị về mặt thực phẩm Hạt đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, hàm lượng prôtein trung bình khoảng từ 35,5 - 40%.. Hàm lượng prôtein trong hạt đậu tương cao hơn cả hàm lượng prôtein có trong cá, thịt và cao gấp 2 lần so với các loại đậu đỗ khác. Giá trị về mặt công nghiệp và nông nghiệp Đậu tương là nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: chế biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà phòng, chất d ẻo, tơ nhân tạo, chất đốt lỏng, dầu bôi trơn trong ngành hàng không, nhưng chủ yếu đậu tương được dùng để ép d ầu. Hiện nay trên thế giới đậu tương là cây đứng đầu về cung cấp nguyên liệu cho ép dầu, dầu đậu tương chiếm 50% tổng lượng dầu thực vật. Làm thức ăn cho gia súc: Đậu tương là nguồn thức ăn tốt cho gia súc 1 kg hạt đậu tương đương với 1,38 đơn vị thức ăn chăn nuôi. Hiện nay ở nước ta đ ã hình thành 6 vùng sản xuất đậu tương: vùng Đông Nam bộ có diện tích lớ n nhất (26,2% diện tích đậu tương cả n ước), miền núi Bắc bộ 24,7%, đồng bằng sông Hồng 17,5%, đồng bằng sông Cửu Long 12,4% (Ngô Thế Dân và cs, 1999). Tổng diện tích 4 vùng này chiếm 80% diện tích trồng đậu tương cả nước, còn lại là đồng bằng ven biển miền Trung và Tây Nguyên. Tương tự đậu cô ve, đậu nành cũng đã xuất hiện trong một vài nghiên cứu của một số tác giả châu Phi trong khả năng ứng dụng nó để keo tụ và xử lý nước. Cây đậu xanh. Phân loại khoa học Giới (regnum): Plantae (không phân hạng): Angiospermae (không phân hạng) Eudicots (không phân hạng) Rosids Bộ (ordo): Fabales Họ (familia): Fabaceae Phân họ (subfamilia): Faboideae Tông (tribus): Phaseoleae Phân tông (subtribus): Phaseolinae Chi (genus): Vigna Loài (species): V. radiata Hình 3.6 Cây đậu xanh Đậu xanh hay đỗ xanh là cây đậu có danh pháp khoa học Vigna radiata có kích thước hạt nhỏ (đường kính khoảng 2–2,5 mm). Có nguồn gốc từ Ấn Độ, được trồng rộng rãi trên thế giới với diện tích khoảng 4,5 triệu hecta, trong đó nước ta chỉ trồng được 30.000 ha, chủ yếu ở các tỉnh phía nam. Đậu xanh thuộc loại cây thảo mọc đứng. Lá mọc kép 3 chia, có lông hai mặt. Hoa màu vàng lục mọc ở kẽ lá. Quả hình trụ thẳng, mảnh nhưng số lượng nhiều, có lông trong chúa hạt hình tròn hơi thuôn, kích thước nhỏ, màu xanh, ruột màu vàng, có mầm ở giữa. Ở Việt Nam đậu xanh là loại đậu thường được sử dụng để làm xôi, làm các loại bánh khọt, bánh đậu xanh, bánh ngọt, hoặc được ủ cho lên mầm để làm thức ăn (giá đỗ). Theo kết quả nghiên cứu của một số nhà khoa học ở Tanzania, hạt của một số loại cây họ đậu như đậu cô ve, đậu xanh, đậu nành, đậu trắng….có khả năng keo tụ làm trong nước giống như phèn. CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KEO TỤ CỦA MỘT SỐ LOẠI THỰC VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC NGHIÊM Thời gian: 6/4/2010 đến ngày 10/6/2010. Địa điểm: các nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện tại trung tâm thí nghiệm khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM và Phân Viện Khí Tượng Thủy Văn và Môi Trường phía Nam. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Quy trình nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành theo 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: nghiên cứu khả năng keo tụ của một số loại thực vật trên mẫu nước đục nhân tạo Mục đích thí nghiệm: đánh giá hiệu quả keo tụ của một số loại thực vật trên mẫu nước đục nhân tạo. Xác định khoảng nồng độ chất keo tụ thích hợp ứng với các độ đục nhân tạo khác nhau. Đánh giá những loại thực vật nào có hiệu quả keo tụ và khả năng áp dụng vào thực tiễn nhất. Đối tượng thí nghiệm: mẫu nước đục nhân tạo, được chuẩn bị từ dung dịch chứa 10g/l kaolin và 1 số khoáng chất (8,2 mg KCl; 31,25 mg NaHCO3; 10 mg MgCl2; 18,9 mg CaCO3) sau đó để lắng 24 giờ. Đây là dung dịch độ đục gốc và có thể sử dụng để tạo ra các dung dịch có độ đục mong muốn ứng dụng trong quá trình nghiên cứu ( 50 NTU, 100 NTU…..300 NTU). Vật liệu thí nghiệm: Nhóm 1: Nhân của hạt cây chùm ngây đem nghiền nhỏ trên máy xay hạt cà fê, cỡ hạt 0,8-1mm. Thêm vào 200ml nước 1-10g hạt đã nghiền. Khuấy đều trong 30 phút trên máy khuấy từ. Lọc huyền phù thu được qua vải lọc làm dung dịch gốc để thử nghiệm. Nhóm 2: hạt của cây dầu mè. Cách thực hiện tương tự hạt cây chùm ngây. Nhóm 3: hạt của các cây họ đậu ( đậu cô ve, đậu xanh, đậu nành), sấy khô ở 40oC trong 1 ngày. Nghiền nhỏ hạt trong máy nghiền. Trộn đều 10g hạt nghiền nhỏ với 1L nước cất, lắc trên khuấy từ 15 phút. Lọc huyền phù thu được trên vải lọc và giữ dịch lọc trong tủ lạnh. Phương pháp thực nghiệm: thí nghiệm trên mô hình Jartest để xác định nồng độ tối ưu của chất keo tụ ứng với từng loại nước có độ đục khác nhau. Theo một số nghiên cứu trước đây của một số tác giả nước ngoài, độ pH không có ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ khi sử dụng chất keo tụ nguồn gốc tự nhiên nên không tiến hành khảo sát độ pH trong khuôn khổ đề tài. Giai đoạn 2: nghiên cứu khả năng keo tụ của một số loại thực vật trên mẫu nước mặt tự nhiên Mục đích thí nghiệm: đánh giá hiệu quả keo tụ._.