Tài liệu đánh giá hiện trạng môi trường nước suối nà rược tại huyện yên minh tỉnh hà giang và đề xuất công nghệ màng lọc uf kết hợp với vật liệu lọc đa năng odm 2f xử lý nước cấp cho sinh hoạt

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM VÀNG MÍ SỬ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SUỐI NÀ RƯỢC TẠI HUYỆN YÊN MINH - TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC UF KẾT HỢP VỚI VẬT LIỆU LỌC ĐA NĂNG (ODM-2F) XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Khóa học : 2015 -2019 Thái Nguyên, năm 2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM VÀNG MÍ SỬ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SUỐI NÀ RƯỢC TẠI HUYỆN YÊN MINH - TỈNH HÀ GIANG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC UF KẾT HỢP VỚI VẬT LIỆU LỌC ĐA NĂNG (ODM-2F) XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Khoa học môi trường Lớp : K47 – KHMT- N01 Khoa : Môi trường Khóa học : 2015 -2019 Giảng viên hướng dẫn: ThS. Hà Đình Nghiêm Thái Nguyên, năm 2019 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chuyên đề báo cáo thực tập này em xin gửi đến quý thầy, cô giáo trong khoa Môi trường, trường Đại học Nông Lâm lời cảm ơn chân thành. Đặc biệt, em xin gởi đến Th.S Hà Đình Nghiêm, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành chuyên đề báo cáo thực tập này lời cảm ơn sâu sắc nhất. Đồng thời, em cũng xin được cảm ơn tập thể các Cán bộ nghiên cứu khoa học Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường (LHH VN), Phòng hành chính – tổ chức của Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường, đã hết lòng giúp đỡ em trong thời gian thực tập tại Viện. Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, trong quá trình thực tập, hoàn thiện chuyên đề này em không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cô. Cuối cùng em xin gửi tới tất cả các thầy cô, gia đình, bạn bè lời cảm ơn chân thành nhất. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực hiện Vàng Mí Sử ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Bảng tổng kết các công nghệ lọc màng Bảng 2.2 : Chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu lọc đa năng ODM-2F Bảng 3.1: Vị trí các điểm lấy mẫu trên suối Nà Rược Bảng 3.2: Phương pháp phân tích mẫu nước suối Nà Rược. ....................................19 Bảng 4.1: Các yếu tố khí hậu chính trong vùng. .......................................................23 Bảng 4.2. Kết quả phân tích mẫu nước khe suối trên cao (Đ.1) ...............................30 Bảng 4.3. Kết quả phân tích mẫu nước tại hạ lưu đập thủy nông (Đ.2) ...................31 Bảng 4.4. Kết quả phân tích mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông đang xây dựng (Đ.4)..........................................................................32 Bảng 4.5: Phân phối mưa bình quân nhiều năm tại Yên Minh theo tháng (mm) .....33 Bảng 4.6: Kết quả nguồn khe suối trên cao (Đ.1) .....................................................39 Bảng 4.7: Kết quả phân tích mẫu nước hạ lưu đập thủy nông (Đ.2) ........................40 Bảng 4.8: Kết quả phân tích mẫu nước chảy cạnh đập thủy nông (Đ.4) ..................41 iii DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Vị trí các điểm lấy mẫu nước suối Nà Rược. ............................................19 Hình 4.2: Sơ đồ địa chất thủy văn lưu vực suối Nà Rược .......................................25 Hình 4.3: Chú giải địa chất thủy văn ........................................................................26 Hình 4.4: Khả năng giữ lại tạp chất (huyền phù, vi khuẩn và virus) ........................36 của màng lọc UF .......................................................................................................36 Hình 4.5: Vật liệu lọc đa năng ( ODM - 2F) .............................................................36 Hình 4.6: Sơ đồ công nghệ xử lý nước suối Nà Rược bằng .....................................37 màng siêu lọc UF kết hợp vật liệu lọc đa năng ODM-2F .........................................37 Hình 4.7: Dây chuyền công nghệ (nguyên lý) xử lý nước suối Nà Rược thành nước sinh hoạt cho người dùng thị trấn huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang. ........................38 ...................................................................................................................................38 Hình 4.8 Hệ thống gồm 3 tháp lọc nối tiếp nhau, bên trong chứa vật liệu lọc đa năng do Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường lắp đặt và đang vận hành tại Trạm cấp nước sạch Yên Minh .................................................................................................38 Hình 4.9 Giàn hệ thống 10 màng siêu lọc UF do Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường lắp đặt tại Trạm cấp nước sạch Yên Minh và đang vận hành lọc nước suối thành nước sinh hoạt đạt QCVN 02:2009/BYT .......................................................39 Hình 4.10: Hiệu quả xử lý độ đục của suối Nà Rược. ..............................................43 Hình 4.11: Hiệu quả xử lý Pecmanganat của suối Nà Rược. ....................................43 Hình 4.12: Hiệu quả xử lý độ cứng của suối Nà Rược. ............................................44 Hình 4.13: Hiệu quả xử lý Coliforms của suối Nà Rược. .........................................44 Hình 4.14: Hiệu quả xử lý E.coli của suối Nà Rược.................................................45 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Stt Viết tắt Ghi chú 1 BĐKH Biến đổi khí hậu 2 BNNPTNT Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn 3 BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường 4 BYT Bộ Y Tế 5 COD Nhu cầu oxy hóa học 6 HĐND Hội đồng nhân dân 7 MF Màng tinh lọc 8 NĐ Nghị Định 9 NF Màng lọc nano 10 Ejector Bộ châm Clo 11 ODM-2F Vật liệu lọc đa năng 12 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 13 RO Lọc ngược ( thẩm thấu ngược) 14 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 15 TSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng 16 UF Màng siêu lọc v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................i DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ ii DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...........................................................................iv MỤC LỤC ................................................................................................................... v PHẦN 1. MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1 1.1.Đặt vấn đề .............................................................................................................1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................2 1.3. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................2 1.3.1. Ý nghĩa về mặt khoa học ...................................................................................2 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................... 3 2.1. Cơ sở lý luận của đề tài ........................................................................................3 2.2. Cơ sở pháp lý .......................................................................................................5 2.3. Cơ sở thực tiễn .....................................................................................................6 2.3.1.Vai trò của nước đối với cơ thể ..........................................................................6 2.3.2.Các loại ô nhiễm nước .......................................................................................8 2.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam ..............................................9 2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới .....................................................................9 2.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ...................................................................11 2.5 Tổng quan về phương pháp lọc và màng lọc PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................17 3.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ..........................................................................17 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................17 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................17 3.2 Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................17 3.2.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Yên Minh ..............................17 3.2.2. Hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang ....................17 vi 3.2.3 Đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng (ODM-2F) để xử lý nước cấp cho sinh hoạt .............................................................17 3.2.4 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược .................................................................17 3.3 Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................18 3.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp ..............................................................18 3.3.2.Phương pháp lấy mẫu .......................................................................................18 3.3.3.Phương pháp bảo quản mẫu .............................................................................19 3.3.4. Phương pháp phân tích mẫu nước ...................................................................19 3.3.5.Phương pháp so sánh........................................................................................20 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ....................................................................... 21 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Yên Minh ..................................21 4.1.1 Điều kiện tự nhiên ............................................................................................21 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội của huyện Yên Minh ..............................................27 4.2 Hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang ........................29 4.2.1 Đánh giá mức độ ô nhiễm và tải lượng các chất ô nhiễm ................................29 4.2.2 Kết quả phân tích mẫu nước suối Nà Rược .....................................................29 4.2.3 Diễn biến hiện trạng nước suối Nà Rược huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang............33 4.3 Đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng (ODM-2F) để xử lý nước cấp cho sinh hoạt .............................................................34 4.3.1 Nghiên cứu và lựa chọn vật liệu xử lý .............................................................34 4.3.2. Sơ đồ công nghệ xử lý.....................................................................................37 4.3.3 Thuyết minh công nghệ xử lý ..........................................................................37 4.4 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược của huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang ..........38 4.4.1 Mô hình xử lý nước suối Nà Rược ...................................................................38 4.4.2 Hiệu quả xử lý nước suối Nà Rược ..................................................................39 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................46 5.1. Kết luận ..............................................................................................................46 5.2. Kiến nghị ............................................................................................................46 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 47 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Hà Giang là tỉnh miền núi cực Bắc nước ta có đường biên giới tiếp giáp với nước Cộng hòa nhân dân Trung Hoa. Diện tích tự nhiên trên 7.900 km2; có 11 đơn vị hành chính cấp huyện và thành phố Hà Giang. Toàn tỉnh có trên 80 vạn người với 19 dân tộc cùng chung sống. Tuy nhiên, do đặc thù về địa hình núi đá vôi, hệ thống sinh thủy không thuận lợi; các khu vực vùng núi đá của Hà Giang luôn thiếu nước vào mùa khô, không chỉ thiếu nước sản xuất mà cả nước sinh hoạt. Đây là khó khăn đã tồn tại lâu dài của tỉnh. Vì nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên không thể thiếu được trong đời sống hàng ngày của con người cũng như trong các hoạt động kinh tế của xã hội. Hiện nay, ngoài việc nghiên cứu sử dụng nguồn tài nguyên nước, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng nước cấp sinh hoạt cần phải được chú trọng, đặc biệt là việc cấp nước sinh hoạt cho đồng bào và chiến sĩ vùng núi cao. Như vậy, nói về vấn đề riêng của đập Nà Rược trước đây là hồ thủy lợi đơn mục tiêu chỉ sử dụng nước từ đập phục vụ cho thủy nông như: nông nghiệp tưới tiêu, hiện nay suối Nà Rược được biến thành hồ đa mục tiêu tức là vừa cấp nước cho nông nghiệp, vừa là cấp cho sinh hoạt... Nà Rược là một con suối chảy trong thị trấn huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang. Bắt nguồn từ núi đổ vào sông Bắc Nghè tại thị trấn huyện Yên Minh. Suối Nà Rược là nguồn cung cấp chính cho sinh hoạt và hoạt động sản xuất nông nghiệp cho các khu dân cư hai bên bờ suối. Đối với khu vực thị trấn Yên Minh, nguồn cung cấp nước chính vẫn là nước suối với đặc điểm: lưu lượng dòng chảy nhỏ, không ổn định, bị tác động rõ rệt bởi các yếu tố lũ quét, mưa bão,... Đặc biệt chất lượng nước luôn biến động giữa ngày mưa và không mưa. Nồng độ một số chỉ tiêu như TSS, Fe, Mn, ... có dấu hiệu tăng lên hơn bình thường. Mặt khác địa hình núi cao, phân bố dân cư không tập trung và nguồn điện thiếu thốn là những yếu tố rất bất lợi cho việc cung cấp nước. 2 Công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng (ODM-2F) để xử lý nước suối Nà Rược – Hà Giang, được xem là mới và được ứng dụng thực tế trong lĩnh vực xử lý nước có hiệu quả kinh tế và đảm bảo chất lượng. Nước sau xử lý đạt QCVN 02:2009/BYT. Hơn nữa, kích thước của hệ thống xử lý nước bằng màng siêu lọc UF và kết hợp vật liệu lọc tương đối nhỏ, không đòi hỏi mặt bằng lắp đặt lớn, nên rất thuận lợi trong lắp đặt tại hiện trường. Thôn Nà Rược, thị trấn Yên Minh tỉnh Hà Giang là một trong những địa phương thiếu nước sinh hoạt trầm trọng. Nhằm giúp người dân sinh sống quanh khu vực thôn Nà Rược giải quyết nhu cầu về nước sinh hoạt, nên đề tài: “Đánh giá hiện trạng môi trường nước suối Nà Rược tại huyện Yên Minh tỉnh Hà Giang và đề xuất công nghệ màng lọc UF kết hợp với vật liệu lọc đa năng ODM-2F xử lý nước cấp cho sinh hoạt” đã được chọn là khóa luận tốt nghiệp đại học của em. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng môi trường nước suối Nà Rược. - Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho sinh hoạt. 1.3. Ý nghĩa của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa về mặt khoa học - Áp dụng những kiến thức đã học của nhà trường vào thực tế. - Nâng cao hiểu biết thêm về kiến thức thực tế. - Tích lũy kinh nghiệm cho công việc sau khi ra trường. - Bổ sung tư liệu cho học tập. 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn - Phản ánh thực trạng về môi trường nước suối Nà Rược tại huyện Yên Minh, tỉnh Hà Giang. - Tạo số liệu làm cơ sở cho công tác lập kế hoạch xây dựng chính sách bảo vệ Môi trường và Kế hoạch Phát triển Kinh tế - Xã hội của địa phương. - Cảnh báo các vấn đề cấp bách và nguy cơ tiềm tàng về suy thoái ô nhiễm môi trường nước. - Cung cấp nước phục vụ sinh hoạt cho người dân quanh khu vực suối Nà Rược và huyện Yên Minh. 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở lý luận của đề tài - Khái niệm môi trường: Theo khoản 1 điều 3 luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2014, môi trường được định nghĩa như sau: “ Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật”. - Khái niệm thành phần môi trường: Theo khoản 2 điều 3 luật BVMT năm 2014: “Thành phần môi trường là yếu tố vật chất tạo thành môi trường gồm đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật và các hình thái vật chất khác”. - Khái niệm ô nhiễm môi trường: Theo khoản 8 điều 3 luật BVMT Việt Nam năm 2014: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật” [8]. - Khái niệm Quy chuẩn kỹ thuật môi trường: Theo khoản 5 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Quy chuẩn kỹ thuật môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành dưới dạng văn bản bắt buộc áp dụng để bảo vệ môi trường ”. - Khái niệm tiêu chuẩn môi trường: Theo khoản 6 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Tiêu chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được các cơ quan nhà nước và các tổ chức công bố dưới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường”. - Khái niệm suy thoái môi trường: 4 Theo khoản 9 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật” [8]. - Khái niệm sự cố môi trường: Theo khoản 10 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Sự cố môi trường là sự cố xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng”. - Khái niệm chất gây ô nhiễm: Theo khoản 11 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Chất gây ô nhiễm là các chất hóa học, các yếu tố vật lý và sinh học khi xuất hiện trong môi trường cao hơn ngưỡng cho phép làm cho môi trường bị ô nhiễm”. - Khái niệm quan trắc môi trường: Theo khoản 20 điều 3 luật BVMT năm 2014: “ Quan trắc môi trường là quá trình theo dõi có hệ thống về thành phần môi trường, các yếu tố tác động lên trường nhằm cung cấp thông tin đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và cấc tác động xấu đối với môi trường” [8]. - Nước và một số khái niệm liên quan: Nước là một phần thiết yếu của cuộc sống. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta đang phải đối mặt với cuộc khủng hoảng nghiêm trọng liên quan đến nguồn nước trên phạm vi toàn cầu mà nguyên nhân chính là do suy giảm hệ sinh thái, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu. Trong tự nhiên nước tồn tại ở cả 3 dạng: rắn, lỏng, khí. Nước đóng băng ở 0C, nước có khối lượng riêng lớn nhất. Nước tham gia vào rất nhiều phản ứng hóa học, ở nhiệt độ bình thường nước không màu, không mùi, không vị. Nguồn nước sinh hoạt: là nước dùng để ăn uống, vệ sinh của con người. Phát triển tài nguyên nước: là biện pháp nhằm nâng cao khả năng khai thác, sử dụng bền vững tài nguyên nước và nâng cao giá trị của tài nguyên nước. Nước sạch quy ước: gồm các nguồn nước sau ( Theo hướng dẫn của Ban chỉ đạo Quốc gia về cấp nước sạch và VSMTNT): 5 + Nước máy hoặc nước cấp từ các trạm bơm nước. + Nước giếng khoan có chất lượng tốt và ổn định. + Nước mưa hứng và trữ sạch. + Nước mặt ( nước sông, suối, ao) có xử lý bằng lắng trong và tiệt trùng. - Định nghĩa suối: Suối là từ để chỉ những dòng nước chảy nhỏ và vừa, là dòng chảy tự nhiên của nước từ nơi cao xuống chỗ thấp hơn. Suối thường bắt nguồn từ các mạch nước ngầm hoặc từ các hồ nước thiên nhiên trong rừng, núi. Nước suối là loại nước ngọt. Các dòng suối thường khi hợp lại, lớn lên sẽ tạo thành các dòng sông [6]. 2.2. Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ Môi trường: số 55/2014/QH13 đã được Quốc hội khóa 13, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23/6/2014 gồm 20 chương và 170 điều. Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014 có hiệu lực thi hành từ 1/1/2015. - Luật Tài nguyên nước của Quốc hội số 17/2012/QH13 ngày 21/6/2012. - Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước. - Nghị định số 18/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của Chính phủ quy định về quy hoạch bảo vệ môi trường, đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường và kế hoạch bảo vệ môi trường. - Thông tư số 27/2015/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường hướng dẫn thực hiện Nghị định số 18/2015/NĐ-CP quy định về đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường và kế hoạch bảo vệ môi trường. - QCVN 01:2009/BYT- Quy chuẩn Việt Nam về chất lượng nước uống ban hành ngày 17/6/2009. - QCVN 02:2009/BYT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt. - QCVN 08-MT:2015/ BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. - TCVN 5996:1995 – Chất lượng nước – Lấy mẫu. Hướng dẫn lấy mẫu ở sông và suối. 6 - TCVN 6177:1996 - Chất lượng nước - Xác định sắt bằng phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1,10 - phenantrolin. - TCVN 6179:1996 – Chất lượng nước – Xác định Amoni – Phần 1. Phương pháp trắc phổ thao tác bằng tay. - TCVN 6186:1996 – Chất lượng nước – Xác định chỉ số pemanganat. - TCVN 6187-1,2:1996 – Chất lượng nước – Phát hiện và đếm Escherichia coli và vi khuẩn coliform, vi khuẩn colifrom chịu nhiệt và escherichia coli giả định – Phần 2: Phương pháp nhiều ống (số có xác suất cao nhất). - TCVN 6195:1996 – Chất lượng nước – Xác định Florua – Phương pháp dò điện hóa đối với nước sinh hoạt và nước bị ô nhiễm nhẹ. - TCVN 6185 : 2008 – Chất lượng nước – Kiểm tra và xác định độ màu. - TCVN 6225-3:2011 (ISO 7393-3:1990) về Chất lượng nước - Xác định clo tự do và clo tổng số - Phần 3: Phương pháp chuẩn độ iot xác định clo tổng số. 2.3. Cơ sở thực tiễn 2.3.1.Vai trò của nước đối với cơ thể Nước - nguồn tài nguyên thiết yếu cho cuộc sống của con người, sự phát triển bền vững của mọi quốc gia, là ưu tiên hàng đầu để phát triển bền vững. Nước là yếu tố cơ bản không thể thiếu trong việc duy trì sự sống và mọi hoạt động của con người trên hành tinh. Việc đáp ứng nhu cầu về nước đảm bảo cả về chất lượng và số lượng là một điều kiện tiên quyết để phát triển bền vững. Các số liệu cho thấy con người đang sử dụng nước sạch nhanh hơn mức thiên nhiên có thể cung cấp. Nhiều hệ sinh thái trên trái đất đang dần tiến tới mức suy thoái hoặc bị biến đổi, nguyên nhân là do sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế. Vào năm 2050, với các mô hình sản xuất và tiêu dùng tiêu tốn nhiều tài nguyên thiên nhiên hơn hiện nay, cộng với đó là sự gia tăng dân số thế giới dự kiến chạm tới ngưỡng 9.6 tỉ người, chúng ta sẽ phải cần tới 3 trái đất mới đáp ứng được thói quen sinh hoạt và mức tiêu dùng như hiện tại. Mặt khác, 2/3 dân số thế giới đang sống trong các khu vực bị thiếu nước ít nhất 1 tháng trong một năm. Với tình trạng ô nhiễm ngày càng nặng nề và dân số ngày càng tăng thì nước sạch được dự báo sẽ sớm trở thành một thứ tài nguyên cực kỳ quý giá. Theo cuộc khảo sát hàng năm của Diễn dàn Kinh tế Thế giới, các nhà lãnh đạo đều nhất trí 7 rằng khủng hoảng nước là nguy cơ hàng đầu trong thập kỷ tới. Nước vô cùng quan trọng đối với cơ thể sống của chúng ta, nước còn quan trọng hơn cả đạm, chất béo, đường, vitamin và muối khoáng. Nếu một người không ăn gì chỉ uống nước có thể sống được 2 tháng nhưng nếu không uống nước chỉ sống được khoảng 1 tuần. Trong cơ thể người chất lỏng chiếm tỷ trọng nhiều nhất, khoảng 60 - 70% tỷ trọng. Chất lỏng trong cơ thể như máu, tuyến dịch limpa ... là do nước và một số chất khác tạo nên. Đã trở thành dòng sông, kênh rạch, vận chuyển các chất dinh dưỡng đến các bộ phận của cơ thể. Nước tham gia vào việc hình thành các dịch tiêu hóa, giúp con người hấp thụ chất dinh dưỡng, cũng như tạo thành các chất lỏng trong cơ thể, thúc đẩy quá trình trao đổi chất. Nước là chất quan trọng để các phản ứng hóa học và trao đổi chất diễn ra không ngừng trong cơ thể. Nước là một dung môi, nhờ đó tất cả các chất dinh dưỡng được đưa vào cơ thể, sau đó chuyển vào máu dưới dạng dung dịch nước, nước còn giúp cho các phế nang luôn ẩm ướt, có lợi cho việc hô hấp. Nước còn được gọi là dầu bôi trơn của toàn bộ khớp xương trong cơ thể, là một chất hoãn xung trong hệ thần kinh. Vì vậy uống nước không chỉ là để giải khát. Hàng ngày nếu lượng nước nạp vào cơ thể không đủ hoặc bị mất nước do các nguyên nhân như tiêu chảy, nôn mửa ... sẽ sinh ra mất nước. Thế nhưng không phải ai cũng biết cách uống nước, có người uống nhiều (3 – 4 lít/ngày), có người lại uống quá ít (0.5 lít/ngày). Người uống quá nhiều sẽ gây áp lực cho thận, còn người uống quá ít nước da sẽ khô, tóc gãy, bị táo bón ... Vai trò của nước đối với đời sống sản xuất: - Đối với đời sống sinh hoạt: nước sử dụng cho nhu cầu ăn uống, tắm giặt, hoạt động vui chơi giải trí như bơi lội ... - Đối với hoạt động nông nghiệp như: trồng lúa, hoa màu ... nước là yếu tố không thể thiếu. - Đối với công nghiệp: nước được sử dụng trong quá trình sản xuất giấy, công nghiệp hóa chất và kim loại, xử lý rác thải ... - Nước có vai trò với các hoạt động nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi, thủy điện. Tóm lại: Đối với con người nước và nước sạch sinh hoạt là nguồn thực phẩm chính. Qua đây chúng ta thấy được tầm quan trọng và vai trò của nước đặc biệt là 8 nước sạch sinh hoạt. Muốn sử dụng tốt tài nguyên nước đòi hỏi mỗi cá nhân, tổ chức, địa phương, mỗi quốc gia phải sử dụng đầy đủ và hợp lý nguồn tài nguyên vô giá này với công tác quản lý chặt chẽ đúng đắn. 2.3.2.Các loại ô nhiễm nước Nước là một phần thiết yếu của cuộc sống. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta đang phải đối mặt với cuộc khủng hoảng nghiêm trọng liên quan đến nguồn nước trên phạm vi toàn cầu mà nguyên nhân chính là do suy giảm hệ sinh thái, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu. Có nhiều cách phân loại ô nhiễm nước: Dựa vào nguồn gốc ô nhiễm có ô nhiễm do nông nghiệp, công nghiệp hoặc sinh hoạt. Dựa vào môi trường nước có ô nhiễm nước ngọt, ô nhiễm biển và đại dương. Dựa vào tính chất ô nhiễm như ô nhiễm sinh học, hóa học hay vật lý. - Ô nhiễm sinh học của nước: Ô nhiễm nước về mặt sinh học chủ yếu là do sự thải các chất hữu cơ có thể lên men được, các nguồn thải đô thị hay công nghiệp bao gồm các chất thải sinh hoạt, phân, nước rửa của nhà máy đường, giấy ... sự ô nhiễm sinh học thể hiện bằng sự nhiễm bẩn do vi khuẩn rất nặng. - Ô nhiễm hóa học do chất vô cơ: Do thải vào nước các chất nitrat, photphat dùng trong nông nghiệp và các chất thải do luyện kim và các công nghệ khác như Zn, Cr, Niken, Mn, Cd, Hg là những chất độc cho thủy sinh vật. - Ô nhiễm do các chất hữu cơ tổng hợp: Ô nhiễm chủ yếu do hydrocacbon, nông dược, các chất tẩy rửa. - Ô nhiễm vật lý: Các chất rắn không tan khi được thải vào nước làm tăng lượng chất lơ lửng, tức là làm tăng độ đục của nước. Các chất này có thể là vô cơ hay hữu cơ, có thể đucợ vi khuẩn ăn. Sự phát triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác lại càng làm tăng sự xuyên thấu của ánh sáng. Nhiều chất thải công nghiệp có chứa các chất có màu, hầu hết là màu hữu cơ, làm giảm giá trị sử dụng của nước về mặt y tế cũng như thẩm mỹ. 9 2.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam 2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Vấn đề ô nhiễm là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh đương thời. Khủng hoảng nước đang hoành hành cả hành tinh. Trong thập niên 60, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng với nhịp độ đáng lo ngại. Tiến độ ô nhiễm nước phản ánh trung thực tiến độ phát triển kỹ thuật. Ví dụ: Ở Anh vào thế kỷ 19 sông tamise rất sạch nhưng vào giữa thế kỷ 20, nó đã trở thành cống lộ thiên. Các con sông khác cũng có tình trạng tương tự trước khi người ta đưa ra biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt. Nước Pháp rộng hơn, công nghiệp phân tán và nhiều sông lớn hơn nhưng vấn đề không khác là bao. Ở Hoa Kỳ tình trạng thảm thương xảy ra ở bờ phía đông và nhiều vùng khác. Vùng Đại hồ bị ô nhiễm nặng, trong đó hồ Erie, Ontario đặc biệt nghiêm trọng. Trong những năm qua, những ảnh hưởng môi trường khác nhau đối với hệ sinh thái, đời sống hàng chục triệu người, với nhiều quốc gia trên những dòng sông lớn như Mekong, Danube, ... đã trở thành mối quan hệ lớn giữa các dòng sông và trong vùng sông Mekong vẫn đang trong quá trình thương thảo. Ngoài ra trên thế giới cũng đang xảy ra tranh chấp, đấu tranh gay gắt thậm chí là đổ máu để giành giật, bảo vệ nguồn nước quý giá và trong lành giữa các nước, đặc biệt ở Trung Quốc, Châu Phi. Trung bình mỗi ngày trên trái đất có khoảng 2 triệu tấn chất thải sinh hoạt đổ ra sông hồ và biển cả. Có 70% lượng chất thải công nghiệp không qua xử lý trực tiếp đổ vào các nguồn nước tại các quốc gia đang phát triển. Đây là thống kê của Viện Nước quốc tế (SIWI) được công bố tại Tuần lễ Nước thế giới khai mạc tại Stockholm – Thụy Điển ngày 05/9. Thực tế trên khiến nguồn nước dùng trong sinh hoạt của con người bị ô nhiễm nghiêm trọng. Một nửa số bệnh nhân nằm viện ở các nước đang phát triển là do không được tiếp cận những điều kiện vệ sinh phù hợp và các bệnh liên quan đến nước. Thiếu vệ sinh và thiếu nước sạch là nguyên nhân gây cảnh báo trong 15 năm tới sẽ có gần 2 tỷ người phải sống tại các khu vực khan hiếm nguồn nước và 2/3 dân cư trên hành tinh có thể bị thiếu nước. 10 Các con sông ở lục địa châu Á là nơi ô nhiễm nặng nề nhất. Hàm lượng chì trong các con sông này được tìm thấy cao hơn 20 lần so với các hồ chứa của các nước công nghiệp ở các châu lục khác. Số lượng vi khuẩn được tìm thấy ở những con sông này (từ chất thải của con người) rất cao, có thể gấp ba lần so với mức trung bình của thế giới. Ở Ireland, phân bón hóa học và nước thải là những chất gây ô nhiễm nước chính. Khoảng 30% các con sông ở đất nước này bị ô nhiễm. Ô nhiễm nước ngầm là một vấn đề nghiêm trọng ở Bangladesh. Asen là một trong những chất gây ô nhiễm chính ảnh hưởng đến chất lượng nước ở quốc gia này. Có khoảng 85% tổng diện tích của Bangladesh là nguồn nước ngầm đã bị ô nhiễm. Điều này có nghĩa là hơn 1,2 triệu công dân của đất nước này phải đối mặt với tác hại của nước bị nhiễm asen. Tình hình ô nhiễm nguồn nước ở Mỹ có những dấu hiệu không khác xa so với thực trạng ô nhiễm môi trường nước trên Thế Giới. Cần lưu ý rằng khoảng 40% các con sông ở Hoa Kỳ đều đã bị ô nhiễm. Vì lý do này, bạn không thể sử dụng nước từ những con sông này để uống, tắm hoặc bất kỳ hoạt động nào như vậy. Có khoảng 46% hồ ở Hoa Kỳ là không phù hợp để duy hoạt động sống thủy sinh. Các chất gây ô nhiễm trong nước từ ngành xây dựng bao gồm: xi măng, thạch cao, kim loại, đá mài, v.v. Những vật liệu này có hại hơn nhiều so với chất thải sinh học [4]. Ô nhiễm nhiệt nước do dòng nước nóng từ các doanh nghiệp công nghiệp ngày càng gia tăng. Nhiệt độ nước tăng là mối đe dọa đối với cân bằng sinh thái. Nhiều cư dân dưới nước mất mạng vì ô nhiễm nhiệt. Thoát nước do mưa là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước. Các chất thải, như dầu, hóa chất thải ra từ ô tô, hóa chất gia dụng, v.v., là những tác nhân chính gây ô nhiễm từ khu vực thành thị. Phân khoáng và phân hữu cơ và dư lượng thuốc trừ sâu chiếm phần lớn các chất ô nhiễm. Sự cố tràn dầu ở biển là một trong những vấn đề toàn cầu chịu trách nhiệm về ô nhiễm nước quy mô lớn. Hàng ngàn cá và các sinh vật dưới nước khác chết vì sự cố tràn dầu hàng năm. Ngoài dầu còn có một số các loại chất thải rất khó phân hủy được tìm thấy trên biển như các túi ni - long, nhựa, cao su,... Sự thật về thực trạng ô nhiễm nguồn nước trên thế giới nói về một vấn đề thế giới sắp xảy ra [4]. 11 2.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Tổng lượng nước mặt trên biển đến lãnh thổ trên một năm là : 830 – 840 tỷ m³, trong đó: Nội sinh là 310 – 315 tỷ m³ chiếm 37%, Ngoại sinh là 520 – 525 tỷ m³ chiếm 63%. Tài nguyên nước ở Việt Nam khá dồi dào và phong phú, với 2372 con sông (với độ dài con sông hơn 10km). Tổng diện tích lưu vực sông là 1.1167.000 km², trong đó phần lưu vực nằm ngoài lãnh thổ là 835,442 km², chiếm đến 72%. Có 13 sông chính và sông nhánh lớn có diện tích lưu vực từ 10.000 km² trở lên; 166 sông có diện tích lưu vực dưới 10.000 km². Việt Nam là một quốc gia có lượng mưa trung bình năm khá lớn tới trên 2000mm. 3/4lãnh thổ là đồi núi với độ che phủ rừng hiện khoảng 29%, mạng lưới sông, suối, đầm, hồ, ao, kênh mương khá dày đặc và có nước quanh năm. Nhờ đó tài nguyên nước nhìn chung tương đối: hàng năm lượng nước mặt sản sinh nội địa đạt 32,5 tỷ m³/năm, nếu kể cả lượng nước từ bên ngoài lãnh thổ chảy vào khoảng 889 tỷ m³/năm, nước dưới đất trữ lượng tiềm năng khoảng 48 ty m³/năm (trầm tích bờ rời: 12,6: đá lục nguyên: 7,31; đá phun trào: 2,11; đá xâm nhập: 8,05; đá cacbonat: 2,4; đá biến chất: 7,79 và đá hỗn hợp: 7,75). Với mạng lưới sông ngòi dày đặc như vậy rất thuận lợi cho phát triển kinh tế, xã hội của đất nước. Trong đó, có nền sản xuất nông nghiệp sử dụng nhiều nước nhất, dùng cho việc tưới lúa và hoa màu và dùng trong sinh hoạt hàng ngày. Tuy nhiên việc sử dụng nông dược và phân bón hóa học ngày càng góp phần làm gia tăng mức độ ô nhiễm môi trường nông thôn và môi trường nước ngầm của khu vực đó. Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nước, như sự gia tăng dân số, mặt trái của quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu: nhận thức của người dân về vấn đề môi trường còn chưa cao… Đáng chú ý là sự bất cập trong hoạt động quản lý, bảo vệ môi trường. Nhận thức của nhiều cấp chính quyền, cơ quan quản lý, tổ chức và cá nhân có trách nhiệm về nhiệm vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc và đầy đủ; chưa thấy rõ ô nhiễm môi trường nước là loại ô nhiễm gây nguy hiểm trực tiếp, hàng ngày và khó khắc phục đối với đời sống con người cũng như sự phát triển bền vững của đất nước. Các quy định về quản lý và bảo vệ môi trường nước còn thiếu (chẳng hạn 12 như chưa có các quy định và quy trình kỹ thuật phục vụ cho công tác quản lý và bảo vệ nguồn nước). 2.5 Tổng quan về phương pháp lọc và màng lọc Lọc màng là một trong những kỹ thuật khá mới được phát triển và ứng dụng trong công nghệ xử lý nước tự nhiên và nước thải trong gần 30 năm trở lại đây. Phương pháp lọc màng có nhiều ưu điểm về phương diện kỹ thuật, quy mô sản xuất và giá thành hoạt động. Phạm vi áp dụng của kỹ thuật màng khá rộng, loại bỏ gần như tất cả tạp chất: chất huyền phù, chất keo, nhũ tương, hữu cơ hòa tan, các ion có kích thước nhỏ. Màng hoạt động như một hàng rào chắn đối với dòng chảy của một hỗn hợp gồm chất lỏng và các cấu tử trong đó. Lọc là quá trình tách chất rắn (cặn lơ lửng) ra khỏi nước. Khi nước có lẫn tạp chất lở lửng đi qua môi trường vật liệu lọc, có thể cặn được giữ lại cho nước đi qua, kết quả là thu được nước trong không chứa hoặc chứa rất ít cặn lơ lửng. Người ta phân loại các phương pháp màng lọc chủ yếu dựa vào bản chất vật liệu lọc và phương pháp thực hiện quá trình lọc.  Màng siêu lọc UF (Ultra Filter) : Lọc màng là giải pháp dùng màng lọc kỹ thuật nhằm loại bỏ nhiều loại phân tử lớn, tách ly các ion tồn tại dưới dạng muối khoáng hòa tan bằng cách dùng áp lực của máy bơm đẩy nước qua màng bán thấm. Nhằm loại bỏ vi khuẩn, virus, huyền phù, chất hữu cơ và các chất không mong muốn khác trong nước, người ta sử dụng các loại màng lọc sau: màng lọc MF, màng lọc UF, màng nano, và thẩm thấu ngược. Thông thường màng lọc được phân loại theo kích thước lỗ màng. Màng lọc MF có kích thước lỗ khoảng 0,1 - 1µm, màng UF là 0,001 – 0,1 µm, còn màng NF và RO có kích thước lỗ nhỏ hơn rất nhiều so với MF và UF. Do đó, quá trình MF và UF có thể có độ thấm cao hơn với áp suất sử dụng nhỏ hơn so với quá trình NF và RO. Hơn nữa, với cơ chế tách loại, màng áp suất thấp (MF và UF) có thể xem như một cái rây lọc, cấu tử có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng của màng sẽ bị giữ lạiMàng siêu lọc sợi rỗng thẩm thấu (UF): Màng lọc UF (Ultra Filtration) hay còn gọi là màng siêu lọc sợi rỗng thẩm thấu, mỗi sợi màng có dạng hình ống, màu trắng, khi lọc cho phép nước đi từ ngoài vào trong lòng ống nhờ áp lực dòng chảy của nước, khi ta bịt một đầu ống lại hoặc uốn ống theo hình chữ (U). Dưới áp lực dòng chảy của nước sẽ thấm qua các mao dẫn có kích thước khoảng từ 0,1~0,001micromet (µm). Với kích thước từ 0,1~