Ứng dụng công nghệ plasma lạnh để xử lý nước sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản

Trên thực tế, khái niệm plasma lạnh thường được biết đến và sử dụng nhiều trong lĩnh vực y học. Sử dụng plasma được đưa về trạng thái nhiệt độ phòng có thể tác động trực tiếp lên vết thương hở, giúp diệt khuẩn và kích thích giúp vết thương liền nhanh hơn.

Ngoài ra, công nghệ plasma lạnh đã được thế giới nghiên cứu từ lâu để xử lý nước. Đây là công nghệ xanh, thân thiện môi trường và có hiệu quả xử lý cao bởi vì tác động tổng hợp của điện tử năng lượng cao, tia cực tím và các chất oxy hóa mạnh. Plasma lạnh loại bỏ E. coli hiệu quả.

Trong những năm gần đây, công nghệ Plasma ngày càng trở nên phổ biến không chỉ trong lĩnh vực Y học mà còn ở các ngành khoa học khác. Hiện nay, trước tình trạng và nguy cơ khan hiếm nguồn nước sạch, công nghệ Plasma đã và đang được nghiên cứu để ứng dụng trong lĩnh vực xử lý nước. Plasma có tác dụng làm bất hoạt vi khuẩn, vi sinh vật cùng khả năng ôxy hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ tồn tại trong nước sẽ là những điều kiện tiên quyết để ứng dụng rộng rãi công nghệ Plasma vào quy trình xử lý nước trong điều kiện Việt Nam.

Trên thực tế, hiện tại còn nhiều cụm dân cư ở nông thôn chưa được hoặc không thể cung cấp nước sạch. Người dân trong các khu vực này hiện đang sử dụng nước sông sau khi xử lý sơ bộ bằng phèn chua hoặc nước ngầm sau khi khử sắt bằng phương pháp oxy hóa tự nhiên để làm nước sinh hoạt.

Xuất phát từ thực tiễn đó, nhóm nghiên cứu do TS. Nguyễn Văn Dũng, Trường Đại Học Cần Thơ đã thực hiện dự án: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ plasma lạnh để xử lý nước sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản vùng Tây Nam Bộ”. Đề tài nghiên cứu này nhằm mục đích làm chủ công nghệ tạo plasma lạnh tại điều kiện áp suất khí quyển trong môi trường không khí ẩm, đánh giá hiệu quả xử lý nước cấp sinh hoạt cũng như nuôi trồng thủy sản của công nghệ plasma lạnh khi kết hợp với keo tụ và lắng ở công đoạn tiền xử lý.

Mô hình xử lý nước cấp nuôi cá lóc và tôm

Báo cáo kết quả thực hiện đề tài cho thấy, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Văn Dũng và cộng sự đã tạo ra được plasma lạnh từ hiện tượng phóng điện ở điện áp xung. Plasma lạnh được tạo ra tồn tại ổn định trong thời gian dài và đã được ứng dụng để nghiên cứu xử lý nước trong các mô hình.

Theo đó, plasma lạnh tạo ra gốc tự do hydroxyt và ozone trong nước. Nồng độ gốc tự do và ozone tăng theo điện áp tạo plasma và thời gian xử lý nhưng giảm theo lưu lượng xử lý. Plasma lạnh có hiệu quả diệt Coliform và E. coli cao cả trong nước sông và nước ngầm. Plasma lạnh cũng cho thấy khả năng loại bỏ sắt và arsen trong nước ngầm rất cao.

Về cơ bản, công nghệ plasma lạnh tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp truyền thống như xử lý bằng Clo, Ozone hay tia cực tím. Plasma lạnh có hiệu quả cao trong việc tiệt trùng nước cũng như ôxy hóa các hợp chất hữu cơ và các chất vô cơ nên có tiềm năng ứng dụng lớn trong lĩnh vực xử lý nước cấp sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản và nước thải.

Tuy nhiên cần phải thực hiện các nghiên cứu chi tiết hơn để đánh giá chính xác hiệu quả xử lý nước của công nghệ plasma lạnh và so sánh với các phương pháp truyền thống cả về mặt kinh tế và kỹ thuật. Một ưu điểm khác của plasma lạnh là có khả năng phân rã hiệu quả thuốc bảo vệ thực vật. Nhược điểm của plasma lạnh là tạo ra tác động phụ. Nước sau khi xử lý bằng plasma lạnh có pH giảm nhẹ và nồng độ nitrat tăng.

Theo kết quả kiểm tra, nồng độ của nitrat trong nước sau xử lý plasma vẫn rất thấp so với QCVN 01:2009/BYT. Khi kết hợp với lọc thô bằng cát và than hoạt tính ở công đoạn tiền xử lý và lọc cotton 5mm ở công đoạn sau xử lý, plasma lạnh đã xử lý thành công nước cấp sinh hoạt từ nước ngầm. Tương tự khi kết hợp với keo tụ, tạo bông, lắng và lọc thô, plasma lạnh đã xử lý nước sông thành nước sinh hoạt đạt QCVN 02:2009-BYT.

Đối với nước nuôi trồng thủy sản, plasma lạnh đã cải thiện chất lượng nước cấp thông qua việc giảm giá trị của các chỉ tiêu như BOD, COD, TSS, NH3, Coliform và tăng độ trong. Thành phần và mật độ động thực vật nổi của nước sau xử lý thay đổi mạnh. Tảo lục chiếm ưu thế theo thời gian thí nghiệm trong mẫu nước xử lý bằng plasma. Tương tự, Protozoa và Rotifera chiếm ưu thế đối với nước sau xử lý. Nước sau xử lý nằm trong khoảng thích 40 hợp để nuôi trồng thủy sản cũng như phù hợp để cấp nước sinh hoạt.

Có thể nói, xử lý nước bằng plasma lạnh là một công nghệ mới và khá tối ưu so với các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, để có thể ứng dụng trong thực tiễn sản xuất cũng như cấp nước sinh hoạt sử dụng cho người dân cần phải được thử nghiệm ở quy mô rộng rãi hơn. Hiện nhóm nghiên cứu đề tài đã sẵn sàng chuyển giao ứng dụng, chuyển giao kết quả nghiên cứu cho các Sở Khoa Học và Công Nghệ địa phương và các doanh nghiệp có nhu cầu.

Lưu Điệp