Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu, đề xuất công nghệ thẩm thấu ngược (RO) xử lý nguồn nước giếng phù hợp cho ngành sản xuất bún thuộc khu vực ven biển tỉnh Kiên Giang

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:136

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu, đề xuất công nghệ thẩm thấu ngược (RO) xử lý nguồn nước giếng phù hợp cho ngành sản xuất bún thuộc khu vực ven biển TP. Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung đồ án này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu, đề xuất công nghệ thẩm thấu ngược (RO) xử lý nguồn nước giếng phù hợp cho ngành sản xuất bún thuộc khu vực ven biển tỉnh Kiên Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ***** ĐẶNG VĂN ĐÔNG NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC (RO) XỬ LÝ NGUỒN NƯỚC GIẾNG PHÙ HỢP CHO NGÀNH SẢN XUẤT BÚN THUỘC KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH KIÊN GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 TP. HCM, tháng 10 năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ***** ĐẶNG VĂN ĐÔNG NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC (RO) XỬ LÝ NGUỒN NƯỚC GIẾNG PHÙ HỢP CHO NGÀNH SẢN XUẤT BÚN THUỘC KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH KIÊN GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Thái Văn Nam TP. HCM, tháng 10 năm 2017
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Thái Văn Nam Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 10 năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 GS.TS. Hoàng Hưng Chủ tịch 2 PGS.TS. Huỳnh Phú Phản biện 1 3 PGS.TS. Tôn Thất Lãng Phản biện 2 4 TS. Nguyễn Quốc Bình Ủy viên 5 TS. Nguyễn Thị Phương Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày 18 tháng 10 năm 2017 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Đặng Văn Đông Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1981 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường MSHV: 1541810029 I- Tên đề tài: Nghiên cứu, đề xuất công nghệ thẩm thấu ngược (RO) xử lý nguồn nước giếng phù hợp cho ngành sản xuất bún thuộc khu vực ven biển tỉnh Kiên Giang. II- Nhiệm vụ và nội dung: (1). Thu thập, nghiên cứu các tài liệu có liên quan; (2). Đánh giá hiện trạng chất lượng nước ngầm tại khu vực nghiên cứu; (3). Xây dựng mô hình thực nghiệm xử lý nước giếng nhiễm Iốt sử dụng cho sản xuất bún; (4). Khảo sát ảnh hưởng của độ cứng đến sự nghẹt màng; (5). Khảo sát ảnh hưởng của áp suất đến hiệu quả xử lý nước (6). Đề xuất mô hình xử lý phù hợp cho cơ sở sản xuất bùn tại Kiên Giang trên cơ sở đó tính toán lợi ích chi phí đầu tư và vận hành mô hình. III- Ngày giao nhiệm vụ: ngày 15 tháng 02 năm 2017 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ngày 15 tháng 08 năm 2017 V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Thái Văn Nam CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) PGS. TS. Thái Văn Nam PGS. TS. Thái Văn Nam
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) Đặng Văn Đông
ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin cảm ơn gia đình, là điểm tựu và là nguồn động viên cho tác giả trong suốt quá trình học tập cũng như khi nghiên cứu thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS. Thái Văn Nam đã định hướng và tận tình chỉ dẫn để hoàn thành luận văn này. Chân thành cảm ơn các Thầy/Cô Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại Học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh (HUTECH) đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm làm việc trong suốt những năm học qua. Xin cám ơn Chú Hai - Chủ Cơ sở lò bún 2B tại Thành phố Rạch Giá, Tỉnh Kiên Giang đã tạo điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thu thập số liệu, tài liệu liên quan cho luận văn cũng như tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu tại Kiên Giang. Cuối cùng xin cảm ơn những người Bạn đã động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn. Học viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) Đặng Văn Đông
iii TÓM TẮT Các cơ sở sản xuất bún tại vùng ven biển Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang đều gặp phải những vấn đề chung về chất lượng nước ngầm sử dụng trong sản xuất bún. Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (Reverse osmosis - RO) để xử lý nước ngầm cung cấp cho ngành sản xuất bún tại vùng ven biển Rạch Giá - Kiên Giang. Thông qua những số liệu, dữ liệu thu thập được về quy trình sản xuất và hiện trạng nguồn nước sử dụng; các phương pháp thực nghiệm trên mô hình, nghiên cứu đã tìm ra những nguyên nhân gây ô nhiễm cũng như đưa ra phương án xử lý cho nguồn nước ngầm tại khu vực này. Theo kết quả phân tích cho thấy hiện tại nguồn nước ngầm tại khu vực ven biển Rạch Giá - Kiên Giang chưa đảm bảo các chỉ tiêu về TDS, Cl-, I-, Fe, Coliforms và độ cứng (CaCO3) theo QCVN 01:2009/BYT. Dựa trên những kết quả phân tích chất lượng nước ngầm, nghiên cứu tiến hành lựa chọn và thiết kế mô hình xử lý phù hợp cho các cơ sở sản xuất bún tại và tiến hành các thử nghiệm ban đầu. Nghiên cứu đã xác định được quan hệ tỷ lệ thuận giữa độ cứng và sự tắc nghẽn của màng thông qua quá trình khảo sát ảnh hưởng các mẫu nước có độ cứng 3, 50, 100 và 300 mg/l đến lưu lượng nước qua màng. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đã khảo sát sự ảnh hưởng của áp lực nước qua màng đến hiệu suất xử lý nước của màng lọc thông qua việc xác định các chỉ tiêu chất lượng (pH, TDS, độ cứng, Cl-, I-, Fe và một số chỉ tiêu khác) nước sau khi qua màng. Các kết quả cho thấy, ở mức áp lực nước qua màng bằng 7 bar cho các kết quả chất lượng nước tối ưu nhất, đảm bảo GHCP của các chỉ tiêu này tại QCVN 01:2009/BYT. Cụ thể, giá trị pH bằng 6,87 (GHCP từ 6,5-8,5); hiệu suất xử lý TDS, độ cứng, Clorua, Iođua, Fe lần lượt là 99,34%, 100%, 99,02%, 94,12%, 98,25%. Các thông số Mn, Pb, Al, Hg, As, Coliforms sau khi qua màng ở áp suất 3 bar đều không phát hiện hoặc ở mức rất thấp so với QCVN 01:2009/BYT. Nghiên cứu còn thử nghiệm mẫu nước đã được xử lý tối ưu trong việc sản xuất bún. Sau thời gian theo dõi 24 giờ cho thấy các mẫu bún đảm bảo tốt tiêu chuẩn và chất lượng của bún. Ngoài ra, nghiên cứu còn phân tích về chi phí và lợi ích khi đầu từ và vận hành hệ thống.
iv ABSTRACT Bun production facilities in the coastal area of Rach Gia, Kien Giang Province, there are common problems with the quality of groundwater used in Bun production. The objective of this study was to use reverse osmosis (RO) technology to treat groundwater for Bun production facilities in the coastal area of Rach Gia, Kien Giang Province. Through the data collected about production process and current state of the water source being used; experimental methods on the model. The study has identified the causes of pollution as well as offer solutions for groundwater treatment in this area. According to the analysis results of groundwater source in the coastal area of Rach Gia, Kien Giang Province, parameters such as TDS, Cl-, I-, Fe, coliforms and hardness (CaCO3) exceeded the allowed standard of QCVN 01:2009/BYT (National technical regulation on drinking water quality in Vietnamese). Based on the results of groundwater quality, the study has selected and designed of treatment models suitable for Bun production facilities and conducted the initial test. The study has identified proportional relationship between hardness and congestion of membrane through the survey processes the influence of water samples with hardness of 3, 5, 100 and 300 mg/l on water flow across the membrane. Besides that, the study also surveyed the influence of water pressure across the membrane on water treatment efficiency of the reverse osmosis membrane through the determination of the water quality parameters of water after passing through the membrane. The results show that water pressure across the membrane at 7 bar for optimal water quality values, within limits of QCVN 01:2009/BYT. Specifically, the pH value is 6.87 (allowed standard from 6.5 to 8.5); treatment efficiency of TDS, hardness, Chloride, Iodide, Fe are 99.34%, 100%, 99.02%, 94.12%, 98.25% respectively. The parameters of Mn, Pb, Al, Hg, As, Coliforms after passing the membrane at 3 bar pressure are not detected or very low compared to QCVN 01:2009/BYT. The study also tested water samples were processed optimal to produce Bun. After a 24-hour follow-up period, the bun samples are still in condition and good quality. In addition, the study also analyzes the costs and benefits when invest and operate system.
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii TÓM TẮT ................................................................................................................ iii ABSTRACT .............................................................................................................. iv MỤC LỤC .................................................................................................................. v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT................................................................................ viii DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. ix DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. x DANH MỤC ĐỒ THỊ .............................................................................................xii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ .....................................................................................................1 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ................................................................................3 2.1. Mục tiêu tổng quát ........................................................................................ 3 2.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................. 3 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ....................................................3 3.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................... 3 3.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 3 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .........................................................3 4.1. Ý nghĩa khoa học .......................................................................................... 3 4.2. Ý nghĩa thực tiễn........................................................................................... 4 5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................................4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................. 5 1.1. Tổng quan về ngành sản xuất bún tại Việt Nam........................................... 5 1.1.1. Giới thiệu sơ lược về bún .......................................................................5 1.1.2. Phân loại bún ..........................................................................................5 1.1.3. Quy trình sản xuất bún ...........................................................................7 1.1.4. Nước sử dụng trong sản xuất bún ..........................................................8
vi 1.1.5. Tình hình nghề làm bún tại Việt Nam .................................................12 1.2. Tổng quan về nước ngầm ........................................................................... 13 1.2.1. Giới thiệu chung ...................................................................................13 1.2.2. Các thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước ngầm .........................14 1.3. Các phương pháp xử lý nước ngầm ............................................................ 17 1.3.1. Khử sắt (Fe) và mangan (Mn) ..............................................................17 1.3.2. Khử mùi vị ...........................................................................................18 1.3.3. Khử cứng ..............................................................................................19 1.3.4. Khử trùng .............................................................................................20 1.3.5. Khử mặn trong nước ngầm ..................................................................21 1.4. Tổng quan về công nghệ thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis – RO) [34] 27 1.4.1. Giới thiệu chung về công nghệ RO ......................................................27 1.4.2. Ứng dụng của công nghệ RO trong xử lý nước ...................................29 1.5. Tổng quan khu vực ngiên cứu .................................................................... 30 1.5.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................30 1.5.2. Điều kiện kinh tế - xã hội .....................................................................31 1.5.3. Hiện trạng sản xuất bún tại vùng ven biển Rạch Giá - Kiên Giang .....33 1.5.4. Hiện trạng nước ngầm ở Rạch Giá - Kiên Giang.................................36 1.6. Các nghiên cứu liên quan............................................................................ 38 1.5.1. Trên thế giới .........................................................................................38 1.5.2. Tại Việt Nam ........................................................................................40 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 42 2.1. Nội dung nghiên cứu................................................................................... 42 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 42 2.2.1. Phương pháp thu thập thông tin ...........................................................42 2.2.2. Phương pháp điều tra, khảo sát ............................................................42 2.2.3. Phương pháp phân tích mẫu nước........................................................43 2.2.4. Phương pháp so sánh ...........................................................................43 2.2.5. Phương pháp so sánh lựa chọn công nghệ lọc màng ...........................43
vii 2.2.6. Phương pháp xây dựng mô hình thực nghiệm .....................................44 2.2.7. Phương pháp phân tích chi phí – lợi ích ..............................................53 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................. 56 3.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước ngầm tại khu vực ven biển TP. Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang .......................................................................................... 56 3.2. Lựa chọn và tính toán mô hình xử lý nước ngầm phù hợp ......................... 59 3.2.1. Lựa chọn mô hình và công suất xử lý ..................................................59 3.2.2. Tính toán mô hình xử lý .......................................................................61 3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của màng RO ............ 69 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của độ cứng đến sự nghẹt màng ..........................69 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của áp suất đến hiệu quả xử lý nước của màng ..72 3.4. Thử nghiệm sử dụng mẫu nước sau xử lý trong sản xuất bún .................... 84 3.4.1. Điều kiện thử nghiệm ...........................................................................84 3.4.2. Kết quả thử nghiệm ..............................................................................84 3.5. Tính toán chi phí đầu tư và vận hành hệ thống xử lý nước RO.................. 85 3.5.1. Chi phí đầu tư hệ thống ........................................................................85 3.5.2. Tính chi phí vận hành hệ thống xử lý nước RO – Công suất 4,8 m3/ngày.đêm...................................................................................................88 3.5.3. Tính toán Lợi ích – Chi phí ..................................................................89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 96 1. KẾT LUẬN .......................................................................................................96 2. KIẾN NGHỊ.......................................................................................................97 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 98 1. TIẾNG VIỆT .....................................................................................................98 2. TIẾNG ANH .....................................................................................................99 3. WEBSITES......................................................................................................100
viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết STT Tiếng Anh Tiếng Việt tắt 1 BĐKH Biến đổi khí hậu 2 BYT Bộ Y tế 3 ED ElectroDialysis Điện thẩm tách 4 FS Freezing Separation Làm lạnh 5 GHCP Giới hạn cho phép Gross Regional Domestic Tổng sản phẩm bình quân đầu 6 GRDP Product người International Organisation 7 ISO Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế for Standardisation 8 NF NanoFiltration Màng lọc Nano 9 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 10 RO Reverse Osmosis Thẩm thấu ngược Standard Methods for the Các phương pháp chuẩn xét 11 SMEWW Examination of Water and nghiệm nước và nước thải Waste Water 12 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 13 TDS Total Dissolved Solids Tổng chất rắn hòa tan 14 UV Ultra Violet Tia UV 15 VLL Vật liệu lọc
ix DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Quy trình sản xuất bún. ............................................................................... 7 Hình 1.2: Hệ thống khử mặn bằng phương pháp chưng cất. .................................... 23 Hình 1.3: Sơ đồ tổng quan quá trình khử mặn bằng công nghệ màng Nano. ........... 23 Hình 1.4: Hiện tượng thẩm thấu và quá trình thẩm thấu ngược. .............................. 24 Hình 1.5: Quá trình điện thẩm tách. .......................................................................... 26 Hình 1.6: Sơ đồ quy trình làm bún tươi tại Kiên Giang............................................ 33 Hình 1.7: Mẫu bún khi sử dụng nước giếng. (Nguồn: Tác giả). ............................... 36 Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ mô hình xử lý RO. ......................................................... 45 Hình 2.2: Lõi lọc tinh 5μm sử dụng trong mô hình nghiên cứu. .............................. 48 Hình 2.3: Màng RO sử dụng trong mô hình nghiên cứu. ......................................... 49 Hình 2.4: Mô hình 3 cột lọc thô tiền xử lý. ............................................................... 50 Hình 2.5: Mô hình hệ thống lọc tinh và RO.............................................................. 50 Hình 3.1: Mô hình hệ thống xử lý nước RO phục vụ sản xuất bún tại Rạch Giá – Kiên Giang. ............................................................................................................... 60 Hình 3.2: Mẫu bún sau khi làm với nước mô hình thực nghiệm để sau 24 giờ. ....... 85
x DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Phân loại bún tươi ....................................................................................... 5 Bảng 1.2: Giới hạn một số các chỉ tiêu chất lượng nước ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT............................................................................................................... 8 Bảng 1.3: Phân vùng ánh sáng tia cực tím ................................................................ 21 Bảng 1.4: Bảng kết quả mẫu nước thủy cục ............................................................. 34 Bảng 2.1: Danh sách các chỉ tiêu phân tích trong mẫu nước ngầm ven biển ........... 43 Bảng 2.2: Phân loại cấp bậc nhiễm độ cứng của nước ............................................. 51 Bảng 2.3: Khảo sát lưu lượng nước sạch qua màng RO khi thay đổi độ cứng ......... 52 Bảng 2.4: Thông số khảo sát sự ảnh hưởng áp lực nước đến hiệu suất xử lý nước.. 53 Bảng 3.1: Kết quả phân tích nguồn nước giếng trước khi xử lý ............................... 56 Bảng 3.2: Đặc tính vật liệu lọc .................................................................................. 62 Bảng 3.3: Thông số thiết kế cột lọc than GAC ......................................................... 63 Bảng 3.4: Đặc điểm kỹ thuật của GAC ..................................................................... 64 Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật nhựa Dowex HCR-S ................................................... 66 Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật màng FILMTEC - TW30-4021 .................................. 68 Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật màng RO TW30-4021 ................................................ 69 Bảng 3.8: Lưu lượng nước sạch qua màng RO ở các độ cứng khác nhau ................ 70 Bảng 3.9: Kết quả phân tích sau khi xử lý qua màng với áp lực khác nhau ............. 73 Bảng 3.10: Hàm lượng pH đo được sau khi qua màng ở các mức áp lực nước ....... 74 Bảng 3.11: Hàm lượng TDS đo được sau khi qua màng .......................................... 75 Bảng 3.12: Giá trị độ cứng (CaCO3) đo được sau khi qua màng .............................. 77 Bảng 3.13: Hàm lượng Clorua (Cl-) đo được sau khi qua màng .............................. 78 Bảng 3.14: Hàm lượng Iođua (I-) đo được sau khi qua màng ................................... 80 Bảng 3.15: Hàm lượng Fe đo được sau khi qua màng .............................................. 82 Bảng 3.16: Chi phí đầu tư hệ thống xử lý nước RO - Công suất 0,2 m3/h (tương ứng 4,8 m3/ngày.đêm, máy làm việc 24 giờ) ................................................................... 85 Bảng 3.17: Chi phí hóa chất vận hành ...................................................................... 88
xi Bảng 3.18: Chi phí điện năng tiêu thụ ...................................................................... 88 Bảng 3.19: Tổng chi phí vận hành tính trên 1 m3 nước cấp...................................... 89 Bảng 3.20: Lợi ích mà cơ sở thu được hằng năm ..................................................... 90 Bảng 3.21: Tổng hợp chi phí của cơ sở đầu tư và vận hành mô hình qua các năm .. 91 Bảng 3.22: Bảng luồng tiền của dự án ...................................................................... 92
xii DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Lưu lượng nước sạch qua màng RO ở các độ cứng khác nhau. ............. 71 Đồ thị 3.2: Sự thay đổi của pH theo áp lực nước qua màng RO............................... 74 Đồ thị 3.3: Sự thay đổi của TDS theo áp lực nước qua màng RO. ........................... 75 Đồ thị 3.4: Sự thay đổi của độ cứng theo áp lực nước qua màng RO. ..................... 77 Đồ thị 3.5: Sự thay đổi của Clorua (Cl-) theo áp lực nước qua màng RO. ............... 79 Đồ thị 3.6: Sự thay đổi của Iođua (I-) theo áp lực nước qua màng RO. ................... 81 Đồ thị 3.7: Sự thay đổi của Fe theo áp lực nước qua màng RO. .............................. 82 Đồ thị 3.8: Dòng lưu kim của mô hình trong nghiên cứu. ........................................ 93 Đồ thị 3.9: Chi phí - Lợi ích của việc xây dựng mô hình. ........................................ 95
1 MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Biến đổi khí hậu khiến nước biển dâng cao, hạn hán do El Nino, … những vấn đề nghiêm trọng đó đang diễn ra và tác động nặng nề, trực tiếp lên đời sống sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp của người dân đặc biệt là các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long [8]. Trong đó, Kiên Giang là một trong những tỉnh đã và đang xảy ra tình trạng khô hạn và nhiễm mặn nghiêm trọng nhất trong suốt hàng chục năm qua [17]. Nước được xem là tài nguyên quý giá và vĩnh cữu. Nước bảo đảm việc duy trì sự sống và phát triển cho mọi sinh vật. Có khoảng 96% nước ngọt ở lục địa là nước ngầm, các hồ chứa nước chiếm khoảng 20% của nước mặt và sông suối chiếm 1%. Như vậy, nước ngầm là nguồn cung cấp nước ngọt chủ yếu cho nhu cầu của con người. Sự phong phú tài nguyên nước là tiền đề cho sự phát triển nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải... Cùng với sự phát triển của đất nước, cũng như vấn đề sử dụng nước trong sinh hoạt, sản xuất của người dân tăng lên thì việc quản lý, khai thác và sử dụng nguồn nước chắc chắn ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước [5]. Nước ngọt là nguồn tài nguyên khan hiếm. Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới, chỉ có 2,5% tổng lượng nước trên trái đất là nước ngọt, phần còn lại là nước mặn. Nguồn nước ngọt lớn nhất là nằm dưới lòng đất và một phần nước mặt nằm rải rác ở nhiều khu vực trên thế giới [7]. Nước ngầm được sử dụng rộng rãi để bổ sung cho nguồn nước mặt nhằm đáp ứng nhu cầu nước ngày càng tăng. Tuy nhiên, một trong những vấn đề đối với hệ thống nước ngầm ở những vùng ven biển chính là xâm nhập mặn. Xâm nhập mặn là quá trình thay thế nước ngọt trong các tầng chứa nước ở ven biển bằng nước mặn do sự dịch chuyển của khối nước mặn vào tầng nước ngọt. Xâm nhập mặn làm giảm nguồn nước ngọt dưới lòng đất ở các tầng chứa nước ven biển do cả hai quá trình tự nhiên và con người gây ra [7]. Ngày nay, đời sống kinh tế xã hội - văn hóa tinh thần của người dân ngày càng cao, ngày càng nhiều nền ẩm thực văn hóa nước ngoài được du nhập vào nước ta.
2 Tuy nhiên, Việt Nam vẫn giữ được nền ẩm thực truyền thống. Bún là một trong những món ăn thường ngày của người dân Việt. Chính vì lẽ đó, một số cơ sở sản xuất bún ra đời phục vụ cho người dân. Trên khắp các tỉnh thành trong cả nước, số lượng cơ sở sản xuất bún tương đối lớn. Ảnh hưởng đến chất lượng bún là việc chọn gạo và nguồn nước sử dụng [2]. Tại Kiên Giang, nguồn nước đang bị thiếu hụt trầm trọng vì vậy không đáp ứng đủ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của người dân. Do đó, một số cơ sở sản xuất đã phải sử dụng nguồn nước ngầm thay cho nguồn nước thủy cục. Sử dụng nguồn nước ngầm một phần để tiết kiệm một lượng chi phí tương đối lớn và cũng cung cấp đủ cho quá trình sản xuất [17]. Tuy nhiên, khi sử dụng nước ngầm từ vùng ven biển Rạch Giá – Kiên Giang vào việc sản xuất bún thì gặp phải một số vấn đề. Cụ thể là một số chỉ tiêu trong nước ngầm vẫn chưa đảm bảo theo tiêu chuẩn nước sử dụng trong ăn uống, đặc biệt là vấn đề tồn tại ion I- trong nước làm ảnh hưởng đến chất lượng màu sắc của bún thành phẩm (làm cho bún có màu xanh). Theo nghiên cứu của David Cook [21] thì việc tồn tại ion I- trong nước sẽ tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng. Hay theo nghiên cứu của Dawson (1974) [27] thì nồng độ ion I- trong nước lớn hơn 10 mg/l sẽ gây nguy hại đến sức khỏe của người sử dụng. Vì thế, việc loại bỏ ion I- trong nước là vấn đề cần thiết, nhất là đối với nguồn nước cung cấp cho sản xuất bún. Hiện nay, các phương pháp xử lý nước ngầm thành nước sinh hoạt, ăn uống cũng như xử lý ion I- trong nước chủ yếu sử dụng các phương pháp như chưng cất, trao đổi ion, điện thẩm tách, màng lọc… trong đó phương pháp mang lại hiệu quả xử lý cũng như được sử dụng rộng rãi nhất là phương pháp màng lọc [9], cụ thể trong nghiên cứu này sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược RO. Ưu điểm của công nghệ này là loại bỏ hết hoàn toàn các chất ô nhiễm, bao gồm cả ion I- đảm bảo đủ tiêu chuẩn nước sử dụng trong sinh hoạt cũng như sản xuất. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu, đề xuất công nghệ thẩm thấu ngược (RO) xử lý nguồn nước giếng phù hợp cho ngành sản xuất bún thuộc khu vực ven biển tỉnh Kiên Giang” được thực hiện nhằm tìm ra nguyên nhân cũng như đưa ra những giải pháp, cụ thể là sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược RO nhằm giải quyết vấn đề xử
3 lý nguồn nước ngầm tại khu vực ven biển Kiên Giang giúp các cơ sở làm bún tiết kiệm chi phí và ổn định nguồn nước sạch trong sản xuất. 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu, đề xuất công nghệ thẩm thấu ngược (RO) xử lý nguồn nước giếng phù hợp cho ngành sản xuất bún thuộc khu vực ven biển TP. Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang. 2.2. Mục tiêu cụ thể  Đánh giá hiện trạng sản xuất bún cũng như hiện trạng sử dụng và chất lượng nước phục vụ cho ngành sản xuất bún tại Thành phố Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang;  Xây dựng, đánh giá và đề xuất mô hình xử lý nước ngầm ven biển hiệu quả cấp cho ngành sản xuất bún tại các cơ sở sản xuất bún tại khu vực nghiên cứu. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng của nghiên cứu này là nước ngầm tại vùng ven biển Rạch Giá - Kiên Giang được xử lý cấp cho ngành sản xuất bún tại khu vực này. 3.2. Phạm vi nghiên cứu + Thời gian nghiên cứu: 06 tháng (từ 15/02 đến 15/08/2017); + Địa điểm nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu tại các cơ sở sản xuất bún vùng ven biển Rạch Giá - Kiên Giang. + Nội dung nghiên cứu: Tập trung vào các chỉ tiêu chất lượng nước theo QCVN 01:2009/BYT của Bộ Y tế và chỉ tiêu I- gây ảnh hưởng đến chất lượng bún thành phẩm. 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 4.1. Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu này tập trung vào tính toán, phân tích, thử nghiệm và đề xuất công nghệ thẩm thấu ngược trong xử lý nước ngầm theo một trình tự logic, khoa học hiện chưa có nghiên cứu ở Việt Nam.
4 Nghiên cứu cũng mở ra một triển vọng trong xử lý nước ngầm ven biển bằng công nghệ RO cho các nghiên cứu tiếp theo phát triển và hoàn thiện. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Việc thực hiện nghiên cứu này sẽ giúp tận dụng được nguồn nước ngầm tại khu vực ven biển cung cấp cho ngành sản xuất bún tại Kiên Giang nhằm giảm thiểu chi phí sản xuất cũng như khắc phục được tình trạng thiếu nước phục vụ cho sản xuất tại những khu vực chưa có nước cấp. Ngoài ra, nghiên cứu còn sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) trong nghiên cứu hiệu quả xử lý nước sử dụng cho sản xuất bún. 5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Việc ứng dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) trong xử lý nước sinh hoạt, sản xuất, y tế… hiện đang được sử dụng khá phổ biến. Tuy nhiên, việc nguồn nước ngầm ven biển bị nhiễm ion I- gây ảnh hưởng đến chất lượng bún thành phẩm hiện chưa có công trình nào nghiên cứu. Nghiên cứu này phân tích, lựa chọn mô hình phù hợp (đáp ứng về nhu cầu sử dụng nước của cơ sở, đảm bảo chất lượng nước theo yêu cầu với chi phí đầu tư và vận hành, bảo dưỡng phù hợp) là một cách tiếp cận mới của đề tài.