ĐẶT VẤN ĐỀ Nƣớc là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, là một trong những nhân tố sinh tồn, nƣớc tham gia vào mọi hoạt động sản xuất, sinh hoạt của con ngƣời. Việt Nam là một trong các quốc gia trên Thế giới thiếu nƣớc sinh hoạt, lƣợng nƣớc sinh hoạt bình quân đầu ngƣời mỗi năm chỉ đạt 3.840m3, thấp hơn chỉ tiêu4000m3/ngƣời/năm (IWRA). Nguồn nƣớc sinh hoạt chủ yếu đƣợc lấy từ nguồn nƣớc ngầm (35%-40%) và nƣớc mặt đã qua xử lý (khoảng 60%) - (theo EWS. Tuy nhiên, nguồn nƣớc ngầm này càng khan hiếm do sự khai thác quá mức cùng với quá trình phát triển kinh tế xã hội đấn đến ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm.
Hơn nữa, thời gian để tuần hoàn nƣớc ngầm là khá lâu. Vì vậy, nhu cầu xử lý nƣớc mặt để phục vụ cho sinh hoạt ngày càng cao. Hiện nay, nƣớc mặt đƣợc cấp cho sinh hoạt hầu hết đƣợc sử dụng thông qua nguồn nƣớc máy (chiếm khoảng 60%) – ( theo EWS. Nƣớc cấp có giá thành khá tốt, nhƣng mới chỉ phổ biến ở các vùng đô thị, các vùng nông thôn hầu nhƣ không có nƣớc máy để sử dụng.
Do đó, ở vùng nông thôn, miền núi, để sử dụng nƣớc sạch cho sinh hoạt thì phải dùng máy lọc nƣớc hoặc xử lý nƣớc bằng thủy sinh vật. Tuy nhiên, giá thành của máy lọc nƣớc là khá đắt mặc dù hiệu quả cao, xử lý nƣớc bằng thủy sinh vật có giá thành rẻ nhƣng hiệu suất không cao. Vì vậy, việc tìm ra biện pháp xử lý nƣớc cấp cho sinh hoạt với hiệu quả cao và giá thành tốt là điều cấp thiết hiện nay. Trên thế giới, hiệnđang rất ƣa chuộng các loại vật liệu lọc từ thực vậtvà đã có rất nhiều các nghiên cứu khoa học thành công.
Tuy nhiên, ở Việt Nam việc nghiên cứu này còn khá mới mẻ và chƣa khai thác đƣợc hết các loài thực vật bản địa. Mặt khác, cây Chùm Ngây ( cây moringa) là loài cây có từ khá lâu ở Việt Nam nhƣng lại đƣợc ít ngƣời biết đến mặc dù có rất nhiều lợi ích về: thực phẩm, y tế và cả ý nghĩa về môi trƣờng. Ngoài ra, một số nghiên cứu của Đại học Nghiên cứu Phát triển (Ghana) đã chỉ ra khả năng xử lý nƣớc của hạt Chùm Ngây giống nhƣ một chất keo tụ, loại bỏ đƣợc các chất lơ lửng trong nƣớc. 1 Vì vậy, khóa luận hƣớng đến việc sử dụng hạt moringa để nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc với các mục tiêu sau.
Một là, nghiên cứu khả năngxử lý nƣớc mặt cho mục đích sinh hoạt của hạt moringa. Hai là, đánh giá khả năng xử lý và hiệu suất mà hạt Moringa đạt đƣợc. Ba là, đề xuất khả năng ứng dụng vào thực tiễn. Từ đó, em xin thực hiện đề tài “Đánh giá khả năng xử lý nước mặt cho mục đích sinh hoạt bằng hạt Chùm Ngây trong quy mô phòng thí nghiệm” 2 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về cây Chùm Ngây 1.1 Một số đặc điểm chính của cây Chùm Ngây Tên Việt Nam: Chùm Ngây Tên Latin: Moringa oleifera Họ: Chùm ngây Moringaceae Bộ: Chùm ngây Moringales Lớp: Cây thuốc Hình 1.1 Cây Moringa (Nguồn: môi trường etm) Cây thân mộc cao cỡ trung bình, ở độ tuổi trƣởng thành cây có thể mọc cao hàng chục mét.
1 tuổi nếu không cắt ngọn cây có thể cao tới 5-6m và có đƣờng kính 10 cm. 3-4 năm tuổi là cây ở độ tuổi trƣởng thành. Thân cây óng chuốt, không có gai. Lá kép dài 30–60 cm, hình lông chim, màu xanh mốc; lá chét dài 12–20 mm hình trứng, mọc đối có 6-9 đôi.
Cây trổ hoa vào các tháng 1–2. Hoa trắng kem, có cuống, hình dạng giống hoa đậu, mọc thành chùy ở nách lá, có lông tơ, nhiều mật. Quả dạng nang treo, dài 25–40 cm, ngang 2 3 cm, có 3 cạnh, chỗ có hạt hơi gồ lên, dọc theo quả có khía rãnh. Hạt màu đen, tròn có 3 cạnh, lớn cỡ hạt đậu Hà Lan.
Các bộ phận của cây chứa nhiều khoáng chất quan trọng, giàu chất đạm, vitamin, beta-caroten, acid amin và nhiều hợp chất phenol. Cây chùm ngây cung cấp một hỗn hợp gồm nhiều hợp chất quý hiếm nhƣ zeatin, quercetin, alpha-sitosterol, caffeoylquinic acid và kaempferol. Một số nguồn nghiên cứu cho biết chùm ngây chứa hơn 90 chất dinh dƣỡng tổng hợp bao gồm 7 loại vitamin, 6 loại khoáng chất, 18 loại acid amin, 46 chất chống ôxi hóa, liều lƣợng lớn các chất chống viêm nhiễm, các chất kháng sinh, kháng độc tố, các chất giúp ngăn ngừa và điều trị ung thƣ, u xơ tiền liệt tuyến, giúp ổn định huyết áp, hạ cholesterol, bảo vệ gan. Lá chùm ngây còn chứa nhiều dƣỡng chất hơn cả quả và hoa, tính theo trọng lƣợng, trong đó vitamin C hơn cam 7 lần, vitamin A hơn cà rốt 4 lần, canxi gấp 4 lần sữa, sắt gấp 3 lần cải bó xôi, đạm nhiều gấp đôi sữa chua và potassium gấp 3 lần trái chuối 1.
Phân bố cây Chùm Ngây Bản địa chùm ngây là ở vùng sơn cƣớc Hi Mã Lạp Sơn tây bắc Ấn Độ, có lịch sử phát hiện và sử dụng hơn 4000 năm, nhƣng ngày nay đƣợc trồng rộng rãi ở Phi châu, Trung Mỹ, Nam Mỹ, Đông Nam Á. Ở Việt Nam chùm ngây là loài duy nhất của Chi Chùm ngây đƣợc phát hiện mọc hoang từ lâu đời tại nhiều nơi nhƣ Thanh Hóa, Ninh Thuận, Bình Thuận, vùng Bảy Núi ở An Giang, đảo Phú Quốc. Tuy vậy trƣớc đây cây ít đƣợc chú ý, có nơi trồng chỉ để làm hàng rào, và chỉ trong vài chục năm trở lại đây khi hạt cây từ nƣớc ngoài đƣợc mang về Việt Nam, đƣợc trồng có chủ định và qua nghiên cứu ngƣời ta thấy cây có nhiều tác dụng đặc biệt nên tƣởng là cây mới du nhập. Công dụng và vai trò của cây Chùm Ngây với con người và môi trường a) Đối với con người 4 Trong ẩm thực, lá non và thậm chí cả lá già của chùm ngây đƣợc sử dụng để nấu canh với thịt, tôm, nấm hoặc nấu suông (mùi vị tƣơng tự rau ngót), trộn salad, ăn sống, xào thịt, trứng, xay nhuyễn thành nƣớc sinh tố.
Lá chùm ngây phơi khô tán bột có thể để rất lâu mà không mất dinh dƣỡng, sử dụng cho nhiều món ăn nhƣ cháo, bột trẻ em, nhào bột bánh, pha nƣớc uống. Hoa chùm ngây có nhiều mật ngọt và giàu dinh dƣỡng, làm rau hoặc phơi khô dùng nấu lấy nƣớc uống nhƣ một loạitrà. Trái non đƣợc dùng xào, nấu canh, hầm xƣơng, ninh súp nhƣ đậu cô ve và cho hƣơng vị gần tƣơng tự măng tây. Khi già, hạt chùm ngây có thể rang ăn nhƣ đậu phộng.
Rễ non của cây ăn sống hoặc làm gia vị nhƣ cải ngựa (mù tạt). Tuy nhiên tƣơng tự rau ngót, lô hội, hạn chế sử dụng rau và các chế phẩm từ chùm ngây cho phụ nữ có thai. Hạt khô của cây có thể đƣợc ứng dụng để làm hoạt chất lọc nƣớc hoặc ép lấy dầu. Chất dầu trong hạt có phẩm chất tốt, màu vàng tƣơi sáng với một hƣơng vị dễ chịu có đƣợc so sánh chất lƣợng với dầu oliver, để rất lâu không hỏng và đƣợc sử dụng làm dầu ăn hoặc dầu máy.
Sự chú ý đến công dụng của chùm ngây ngày càng tăng lên tại nhiều quốc gia trên thế giới và trong thực tế, loài cây này đã vƣợt ra ngoài khuôn khổ là một loại rau mà đƣợc sử dụng rộng rãi và đa dạng trong công nghệ dƣợc phẩm, mỹ phẩm, nƣớc giải khát dinh dƣỡng và thực phẩm chức năng. Các quốc gia đang phát triển sử dụng Chùm Ngây nhƣ dƣợc liệu kết hợp chữa hàng trăm loại bệnh hiểm nghèo, bệnh thông thƣờng nhƣ phòng và trị ung thƣ, tiểu đƣờng, thiếu máu, còi xƣơng, tim mạch, kinh phong, sƣng tấy, viêm nhiễm, mỡ máu, đau dạ dày, ngừa thai, ung loét, lão hóa, suy nhƣợc cơ thể, suy nhƣợc thần kinh, trị chứng bất lực và tăng cƣờng khả năng ham muốn. b) Đối với môi trường Cây Chùm Ngây có khả năng xử lý nƣớc rất tốt. Từ thời Ai Cập cổ đại, ngƣời Ai Cập đã biết sử dụng hạt Chùm Ngây để lọc nƣớc sông, trƣớc khi đƣa vào sử dụng trong sinh hoạt.
Lược sử nghiên cứu về cây Chùm Ngây Ở Ai Cập cổ xƣa, ngƣời dân đã sử dụng hạt của cây Moringa oleifera nghiền nát để làm trong nƣớc bị vẩn đục. Các nhà khoa học sau này khám phá ra rằng, một protein trong hạt Moringa oleifera tiêu diệt các vi khuẩn bằng cách tập hợp chúng thành những mảng chìm xuống đáy của bình/cốc/chai chứa nƣớc.2: Hạt Chùm Ngây (Nguồn: môi trường etm) Trong một bài báo mới đăng tải gần đây trên tạp chí Langmuir, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Pennsylvania tuyên bố họ đã giải mã đƣợc một phần của câu hỏi hóc búa: protein tiêu diệt các vi khuẩn nhƣ thế nào. Theo các nhà nghiên cứu Mỹ, protein trong hạt Moringa oleifera dƣờng nhƣ làm tan chảy và hòa lẫn màng của các vi khuẩn với nhau. Màng có chức năng bảo vệ tế bào, nên khi hàng rào bảo vệ này bị phá vỡ, các vi khuẩn sẽ lâm nguy.
Hạt Moringa xử lý nƣớc ở hai cấp độ, đóng vai trò nhƣ một chất kết tủa và một tác nhân kháng khuẩn. + Hạt Moringa hoạt động nhƣ một chất kết tủa do mang điện tích dƣơng, các protein hòa tan trong nƣớc, ràng buộc với các hạt mang điện tích 6 âm (bùn, đất sét, vi khuẩn, độc tố, vv) nhƣ vậy chúng sẽ để lắng xuống đáy. Sau đó ngƣời ta sẽ gạn lấy phần nƣớc phía trên để sử dụng. + Các khía cạnh kháng khuẩn của Moringa tiếp tục đƣợc nghiên cứu.
Những phát hiện hỗ trợ protein tái tổ hợp cả vi sinh vật khi gỡ bỏ bởi đông máu cũng nhƣ diễn xuất trực tiếp nhƣ các chất ức chế sự tăng trƣởng của vi sinh vật. Trong khi có những nghiên cứu tiếp tục đƣợc tiến hành theo tính chất và đặc điểm của các thành phần này, nó đƣợc chấp nhận rằng phƣơng pháp điều trị với các giải pháp Moringa sẽ loại bỏ 90-99,9% các tạp chất trong nƣớc.Tổng quan thí nghiệm xử lý nƣớc mặt cấp cho sinh hoạt bằng hạt Chùm Ngây trên Thế giới và ở Việt Nam 1.1 Các thí nghiệm trên Thế giới a) Hiệu quả của hạt giống Chùm Ngây (oleifera Moringa) như keo tụ để lọc nước .của Francis Kweku Amagloh * và Amos Benang (Đại học Nghiên cứu Phát triển, Faculty học Khoa học Ứng dụng, Cục Ứng dụng Chemistry và Biochemistry, P. Box 24, Navrongo, Ghana.) Phƣơng pháp thí nghiệm là đƣa ra các mức nồng độ khác nhau của phèn và bột Chùm Ngây song song là một mẫu không có phèn hay bột Chùm Ngây để làm mẫu đối chứng. Sau đó, tìm hiểu tác dụng của chúng lên các yếu tố độ đục, độ pH, độ dẫn điện, tổng số coliform.
