1. Trang Chủ
  2. Môi trường
  3. Đánh giá hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm và đặc tính bẩn màng của hệ thống MF xử lý nước cấp an toàn cho các cơ sở y tế quy mô nhỏ

Đánh giá hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm và đặc tính bẩn màng của hệ thống MF xử lý nước cấp an toàn cho các cơ sở y tế quy mô nhỏ

Chất lượng nước sạch cho nhu cầu hàng ngày của các cơ sở y tế đang là vấn đề bức thiết. Nghiên cứu này tiến hành với mô hình màng MF kết hợp quá trình hấp phụ than hoạt tính (Powered activated carbon – PAC) xử lý nguồn nước thô cho các cơ sở y tế quy mô nhỏ. Nghiên cứu được thực hiện với mô hình màng vi lọc (microfiltration – MF) xử lý nguồn nước thô trong thời gian 40 ngày với hai chế độ vận hành màng lọc liên tục (CMF) và màng lọc liên tục kết hợp than hoạt tính (CMF-PAC). Chuyên san Phát triể

Thể loại Tài liệu miễn phí Môi trường

Số trang 6

Ngày tạo 4/7/2023 1:22:11 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.42 M

Tên tệp

Tải Đánh giá hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm và đặc tính... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (2), 2017 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM VÀ ĐẶC TÍNH BẨN MÀNG CỦA HỆ THỐNG MF XỬ LÝ NƯỚC CẤP AN TOÀN CHO CÁC CƠ SỞ Y TẾ QUY MÔ NHỎ Đỗ Thị Bích Ngọc1,*, Trương Minh Hồng1, Bùi Xuân Thành1, Võ Thị Kim Quyên2, Đào Khánh Châu3 & Trần Thanh Đại3 1 Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh 2 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh 3 Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai *Tác giả liên lạc: dtbngoc.dtu@gmail.com (Ngày nhận bài: 12/7/2017; Ngày duyệt đăng: 30/9/2017) TÓM TẮT Chất lượng nước sạch cho nhu cầu hàng ngày của các cơ sở y tế đang là vấn đề bức thiết. Nghiên cứu này tiến hành với mô hình màng MF kết hợp quá trình hấp phụ than hoạt tính (Powered activated carbon – PAC) xử lý nguồn nước thô cho các cơ sở y tế quy mô nhỏ. Nghiên cứu được thực hiện với mô hình màng vi lọc (microfiltration – MF) xử lý nguồn nước thô trong thời gian 40 ngày với hai chế độ vận hành màng lọc liên tục (CMF) và màng lọc liên tục kết hợp than hoat tính (CMF-PAC). Mô hình MF xuất hiện bẩn màng ở cả hai chế độ vận hành. Trong đó, tốc độ bẩn màng của của quá trình CMF nhanh gấp 2 lần CMF-PAC. Chất lượng nước đầu ra của mô hình MF đạt tiêu chuẩn nước uống theo QCVN01:2009/BYT và tiêu chuẩn nước uống EU 1998. Nghiên cứu còn giới hạn trong các chỉ tiêu về chất lượng nước và các quá trình màng cơ bản, cần tiếp tục các nghiên cứu mở rộng để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng nước uống. Từ khóa: Đặc tính bẩn màng, MF, xử lý nước cấp, cơ sở y tế. ASSESS REMOVAL EFFICIENCY AND MEMBRANE FOULING OF MF SAFETY WATER TREATMENT SYSTEM FOR SMALL-SCALE HEALTH FACILITIES Do Thi Bich Ngoc , Truong Minh Hong1, Bui Xuan Thanh1, Vo Thi Kim Quyen2, 1,* Dao Khanh Chau3 & Tran Thanh Dai3 1 University of Technology, Vietnam National University – Ho Chi Minh City 2 Ho Chi Minh City University of Food Industry 3 Dong Nai University of Technology *Corresponding Author: dtbngoc.dtu@gmail.com ABSTRACT The quality of clean water for daily necessities of health facilities is an urgent matter. Research team operated MF membrane model with (Powered activated carbon – PAC) activated carbon adsorption process to treat raw water for small health facilities. Research has been continuous with microfiltration (microfiltration – MF) membrane treatment of raw water for more than 40 days, two operating modes Continuous membrane filtration (CMF) and Continuous membrane filtration combined activated carbon (CMF-PAC). The MF model appeared membrane fouling in both operating modes. In particular, membrane fouling speed of CMF is twice as fast as CMF-PAC. The output water quality of the MF model met drinking water standards of QCVN01:2009/BYT and the EU 1998. Research is limited to basic water parameters and basic membrane processes. Further research needs to be expanded to meet the 28
  2. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (2), 2017 increasing demand of quality drinking water. Keywords: Membrane fouling, MF, supply water treatment, health care facilities. GIỚI THIỆU 5 NH4+-N mg/L 3.3 ± 0.1 6 NO3--N mg/L < 0.03 Việt Nam có khoảng 68 nhà máy nước cấp 7 NO2--N mg/L ~0 phục vụ cho sinh hoạt và cho công nghiệp 8 SO42- mg/L 4.7 ± 1.7 ở các khu vực đô thị trong đó 70% nguồn 9 Tổng sắt mg/L 0.15 ± 0.05 nước cấp sử dụng nước mặt, còn lại 30% 10 COD mg/L 8. ± 3.4 sử dụng nước ngầm (StoxPlus Corporation, 2014). Sông Sài Gòn và Thí nghiệm mẻ xác định hàm lượng Đồng Nai đóng vai trò quan trọng trong hệ PAC tối ưu thống nước cấp cho các thành phố nằm Quá trình vận hành hệ thống màng MF trong lưu vực. Tuy nhiên, sông Sài Gòn đã được chia thành 2 giai đoạn liên tục: giai bị ô nhiễm bởi những chất hữu cơ với đoạn xử lý màng (CMF – continuous thông số BOD và COD (Department of microfiltration) và giai đoạn xử lý màng Science and Technology, 2013) vượt giới kết hợp quá trình hấp phụ than hoạt tính hạn tiêu chuẩn chất lượng mặt dùng cho CMF-PAC (powder activated carbon cấp nước (cột A2 QCVN combined continuous microfiltration). 08:2015/BTNMT (Ministry of Natural Để xác định được nồng độ PAC cho quá Resources and Environmet, 2015)). trình màng kết hợp quá trình hấp hấp phụ, Trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh, một thí nghiệm mẻ được tiến hành. Với 3 hiện trạng xử lý và sử dụng nước trong các nồng độ PAC 50 mg/l, 100 mg/l và 150 cơ sở y tế rất khác nhau tùy theo điều kiện mg/l tiến hành trong các thời gian tiếp xúc kinh tế cũng như cách quản lý của các cơ là 15 phút, 30 phút, 60 phút, 90 phút và sở y tế. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có 120 phút. đánh giá chính thức về hiệu quả xử lý của Đánh giá hiệu quả xử lý của màng CMF các hệ thống xử lý hiện hữu cũng như chất Tiếp theo, hàm lượng PAC xác định từ thí lượng nước sử dụng cho mục đích ăn uống nghiệm mẻ được áp dụng vào quá trình vận trong các cơ sở y tế. Do đó, nghiên cứu hành nghiên cứu mô hình màng MF vận được thực hiện nhằm góp phần đưa ra giải hành liên tục (CMF) kết hợp quá trình hấp pháp công nghệ phù hợp xử lý nước cấp an phụ PAC. Trong đó, giai đoạn xử lý màng toàn ứng dụng công nghệ màng MF cho CMF tiến hành trong khoảng 20 ngày và các cơ sở y tế quy mô nhỏ. giai đoạn xử lý màng kết hợp quá trình hấp phụ than hoạt tính (CMF-PAC) tiến hành VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP trong khoảng 20 ngày. Mô hình màng MF sử dụng nguồn nước Đánh giá tốc độ bẩn màng của hệ thống thô là nước mặt sông Sài Gòn tại trạm bơm MF Hòa phú để tiến hành các phương pháp phân tích và đánh giá hiệu quả của mô hình Màng MF sử dụng để xử lý nước uống từ nguồn nước mặt tự nhiên thường xảy ra Bảng 1. Đặc tính nguồn nước sử dụng hiện tượng bẩn màng do cả hai nguyên cho nghiên cứu nhân là bẩn màng hạt keo (colloidal TT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị material) và chất hữu cơ tự nhiên (NOM). 1 pH - 7.1 ± 0.2 Đánh giá tốc độ bẩn màng theo thời gian 2 Độ màu Pt-Co 23.5 ± 2.5 vận hành dựa vào sự thay đổi áp suất vận 3 Độ đục NTU 10 ± 2 hành khi duy trì thông lượng 15 l/m2.h. mgCaCO 4 Độ cứng 104 ± 9 3/l 29
  3. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (2), 2017 Dựa vào các thông số thời gian, thông rửa màng. Nghiên cứu cũng tiến hành đối lượng, áp suất chuyển màng để tính xu với các chỉ tiêu như: độ cứng, nồng độ hướng bẩn màng theo thời gian. Khi áp nitrate, nồng độ nitrite, nồng độ ammonia, suất đạt giá trị 60 đến 70 kPa thì tiến hành nồng độ sulfate. Hình 1. Sơ đồ bố trí thiết bị mô hình xử lý nước ứng dụng quá trình màng CMF và các vị trí lấy mẫu nước KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Do độ đục không phải là vấn đề lớn đối với Kết quả thí nghiệm mẻ xác định hàm màng MF, nên đánh giá hiệu quả thí lượng PAC tối ưu nghiệm mẻ xác định dựa trên độ màu và Tiến hành phân tích các chỉ tiêu độ màu, COD. Trong đó, hàm lượng PAC 100 mg/l độ đục và COD cho thấy trong khoảng pH là tối ưu cho mục đích loại bỏ độ màu với từ 7.5 – 7.7 mẫu nước sau khi tiếp xúc với hiệu suất từ 24-32%, hiệu suất loại bỏ PAC đều có độ màu nằm trong khoảng 18 COD trung bình từ 12-22%. Như vậy, dựa – 24 Pt-Co, trong đó mẫu nước sử dụng trên kết quả thí nghiệm mẻ quá trình hấp PAC 100 mg/l có độ màu thấp nhất. Tuy phụ PAC, lựa chọn nồng độ PAC là 100 nhiên, COD của mẫu nước sau thí nghiệm mg/l cho quá trình vận hành liên tục trên nằm trong khoảng 5 – 11 mg/l với hiệu quả mô hình màng MF kết hợp hấp phụ PAC cao nhất đối với mẫu nước sử dụng PAC (CMF-PAC). 150 mg/l. Do hàm lượng PAC sử dụng cao Đánh giá hiệu quả xử lý màng CMF hơn mang lại hiệu quả hấp phụ chất hữu cơ Độ màu tốt hơn nhưng sự phân tán các phần tử PAC ảnh hưởng đến độ màu nước. Độ đục Nước đầu vào có độ màu từ 21 – 26 Pt-Co, luôn nhỏ hơn 2 NTU trong tất cả các mẫu sau khi xử lý qua quá trình CMF giảm thí nghiệm. xuống còn 3 – 6 Pt-Co và qua quá trình Thời gian tiếp xúc trong thí nghiệm mẻ CMF-PAC giảm xuống còn 2 – 6 Pt-Co. được xác định trong khoảng từ 15 đến 120 Như vậy, quá trình CMF-PAC có thêm phút, kết quả chưa cho thấy rõ khác biệt PAC mang lại hiệu quả khử màu cao hơn hiệu quả giữa các khoảng thời gian tiếp do xảy ra quá trình hấp phụ của PAC, giảm xúc khác nhau, tuy nhiên theo các nghiên độ màu nước sau xử lý xuống 2 Pt-Co, tuy cứu trước đây thì trong khoảng 10 đến 120 nhiên để đạt hiệu quả xử lý như vậy quá phút là khoảng thời gian tiếp xúc thường trình CMF-PAC cần vận hành đến ngày được áp dụng (Suzuki, 1998 và Treguer, thứ 25, khi đó hàm lượng PAC tích lũy lớn. 2008). Thậm chí thời gian tiếp xúc 300 Trong nghiên cứu này, màng MF có khả phút đem lại hiệu quả cao đã được thử năng loại bỏ độ màu, quá trình màng nghiệm (Khan, 2009). CMF-PAC do có kết hợp quá trình hấp phụ 30
  4. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (2), 2017 PAC có hiệu quả loại bỏ độ màu cao hơn Tổng sắt quá trình màng CMF. Nguồn nước đầu vào có nồng độ Sắt thấp, nằm trong khoảng 0.1 – 0.2 mg/L, thấp hơn cả tiêu chuẩn khi QCVN 01:2009/BYT quy định đối với nồng độ Sắt tổng trong nước là 0.3 mg/L. Hiệu suất loại bỏ sắt từ 51 – 82%, hiệu quả tương đương đối với hai quá trình CMF và CMF- a) PAC. a) b) Hình 2. Độ màu (a) và độ màu trung bình (b) của nước trước và sau xử lý qua quá trình CMF và CMF-PAC Độ đục b) Độ đục là yếu tố được thể hiện rõ trong Hình 4. Hàm lượng sắt (a) và hàm lượng hiệu quả của quá trình lọc màng. Cả hai sắt trung bình (b) của nước trước và sau quá trình đều mang lại hiệu quả cao khi độ xử lý qua quá trình CMF và CMF-PAC đục sau khi qua màng từ 0 – 1 NTU, hoàn toàn nằm trong giới hạn của tiêu chuẩn Chất hữu cơ QCVN 01:2009/BYT. Hàm lượng chất hữu cơ (được tính qua CODMn) trong nước thô có nhiều biến động trong quá trình nghiên cứu, từ 5 – 12 mg/L. Hiệu quả xử lý tăng lên và duy trì ổn định ở 58 – 68% từ ngày vận hành thứ 15 đối với quá trình CMF-PAC, trong khi quá trình CMF qua 20 ngày vận hành vẫn a) chưa ổn định loại bỏ COD và hiệu quả xử lý COD cũng thấp từ 21 – 42%. b) Hình 3. Độ đục (a)và độ đục trung bình (b) của nước trước và sau xử lý qua quá trình CMF và CMF-PAC 31
  5. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (2), 2017 a) hiệu quả xử lý các chỉ tiêu chất lượng nước khác không thay đổi đáng kể. Đánh giá tiến trình bẩn màng Hình 10 mô tả tiến trình thay đổi của áp suất chuyển màng TMP theo thời gian vận b) hành hệ thống màng trong điều kiện duy Hình 5. COD (a) và COD trung bình (b) trì thông lượng 15 lít/m2.ngày. Áp suất của nước trước và sau xử lý qua quá trình chuyển màng tăng hàng ngày cho thấy CMF và CMF-PAC hiện tượng bẩn màng xảy ra trên cả hai quá trình CMF và CMF-PAC, tuy nhiên quá Theo tiêu chuẩn nước uống QCVN trình bẩn màng trên hệ thống CMF xảy ra 01:2009/BYT và của châu Âu năm 1998 với tốc độ lớn hơn. đối với COD là 10 mg/L, như vậy hàm Sau 4 ngày vận hành đầu tiên, áp suất vận lượng COD sau khi qua quá trình CMF- hành trên hệ thống CMF đã tăng hơn gấp PAC nằm trong khoảng 2 đến nhỏ hơn 4 đôi từ khoảng 9.5 kPa lên 21 kPa, trong khi mg/L là đạt tiêu chuẩn chất lượng nước ăn hệ CMF-PAC đạt đến giá trị áp suất vận uống. hành tương tự sau 6.5 ngày vận hành. Hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm của mô Xét trên cả quá trình vận hành của hai hệ hình màng CMF thống, tốc độ bẩn màng của hệ thống CMF Mô hình xử lý bằng công nghệ màng MF xảy ra nhanh gấp hơn 2 lần so với hệ thống với 2 quá trình CMF và CMF-PAC có hiệu CMF-PAC. quả cao đối với các chỉ tiêu như độ đục, độ Nguyên nhân của sự khác biệt về tốc độ màu, Sắt tổng và COD. Quá trình màng bẩn màng giữa hai hệ thống là do trong hệ CMF-PAC luôn có hiệu quả xử lý cao hơn thống CMF-PAC, than hoạt tính dạng bột so với quá trình màng CMF, tuy nhiên có kích thước hạt nhỏ, trong quá trình lọc chênh lệch hiệu quả không lớn. màng PAC có thể hình thành một lớp trên màng, các hạt PAC sẽ nhanh chóng tích lũy trên màng để tạo thành một lớp, giúp ngăn chặn bẩn màng (Williams, 2005). Hình 6. Hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm của quá trình màng CMF và CMF-PAC Đối với chi tiêu độ màu, quá trình màng CMF đạt hiệu suất 83% trong khi quá trình màng CMF-PAC đạt hiệu suất hơn 85%. Tương tự, đối với các chỉ tiêu độ đục, sắt Hình 7. So sánh tốc độ bẩn màng của hệ tổng và COD, hiệu suất của quá trình màng thống CMF và CMF-PAC CMF và CMF-PAC tương ứng cho mỗi chỉ Đối với màng MF khi TMP lên tới từ 60 tiêu chất lượng nước là 93 và 95%, 65.5 và đến 70 kPa nên tiến hành quá trình rửa 68%, 38 và 48%. màng, như vậy có thể ước tính thời gian Như vậy, ứng dụng quá trình màng CMF vận hành 16 ngày đối với hệ thống CMF kết hợp quá trình hấp phụ PAC mang lại và khoảng 24 ngày đối với hệ thống CMF- hiệu quả xử lý COD cao. Trong khi đó, PAC thì tiến hành rửa màng. 32
  6. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (2), 2017 KẾT LUẬN đạt các tiêu chuẩn về nước uống Hai chế độ vận hành CMF và CMF-PAC QCVN01:2009/BYT và tiêu chuẩn nước đã xảy ra hiện tượng bẩn màng sau 40 ngày uống của châu Âu năm 1998. vận hành, tốc độ bẩn màng của quá trình Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tiến màng CMF nhanh gấp hơn 2 lần so với hành trong khuôn khổ của CARE- CMF-PAC. RESCIF, theo tài trợ số Tc-MTTN-2016- Hiệu quả xử lý của quá trình màng CMF- 01/Truong – Care. Tác giả xin cảm ơn sinh PAC luôn cao hơn quá trình màng CMF, viên Chi và Thịnh vì những trợ giúp trong chất lượng nước các chỉ tiêu nghiên cứu phòng thí nghiệm. TÀI LIỆU THAM KHẢO 2013 Annual sector report on Vietnam water supply (2014), StoxPlus Corporation. Ha Noi, Vietnam. American public health association (APHA) (2005): Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington DC. Bartram, J., Brocklehurst, C., Fisher, M.B., Luyendijk, R., Hossain, R., Wardlaw, T., Gordon, B., (2014). Global monitoring of water supply and sanitation: history, methods and future challenges. International journal of environmental research and public health. 11(8):8137-8165. Bick, A. and Oron, G., (2001). Assessing the linkage between feed water quality and reverse osmosis membrane performance. Desalination. 137(1):141-148. Bodzek, M., Konieczny, K., Kwiecinska, A., (2011). Application of membrane processes in drinking water treatment–state of art. Desalination and Water Treatment. 35(1-3):164-184. Khan (2009). Continuous and efficient removal of THMs from river water using MF membrane combined with high dose of PAC. Desalination. 249.713–720. National surface water quality standards 08:2015/BTNMT (2015). Ministry of Natural Resources and Environment, Ha Noi, Vietnam. Report on impact of climate change on discharge water quality and saline water intrusion of Sai Gon River and suggestion of feasible adaptive measures (2013). Department of Science and technology. Ho Chi Minh City, Vietnam. 33
nguon tai.lieu . vn
Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học