Sử Dụng Tia Cực Tím
Để Xử Lý Nước Uống
Tại Gia Đình
Cách xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước
bằng tia cực tín nhỏ
Robert Catherman
Giám Đốc Phát Triển Nước An Toàn
Tổ chức MEDRIX™
Tháng 9, 2007
Xuất bản V.E.2.6
Using Ultraviolet to
Disinfect Household
Drinking Water
How to construct and operate a small ultraviolet
water treatment system
Robert Catherman
Director of Safe Water Development
MEDRIX™
September 2007
Edition E.2.6
Edition V-E.2.6
Xuất bản V.E.2.6
Dùng Tia Cực Tím Để
Xử Lý Nước Uống
Tại Gia Đình
Cách xây dựng và vận hành hệ thống
xử lý nước bằng tia cực tím nhỏ
Robert Catherman
Giám Đốc Phát Triển Nước An Toàn
Tổ Chức MEDRIX™
Tháng 9, 2007
khảo trong các phần chính của sách
hướng dẫn.
Tổ chức MEDRIX công bố các nội dung của
sách hướng dẫn này như một nguồn thông tin
mở, và miễn phí. Các bản copy của sách
hướng dẫn có thể tải về từ trang web của
MEDRIX.
Người sử dụng sẽ hoàn toàn chịu trách nhiệm
về kết quả của việc xây dựng và vận hành
thiết bị xử lý nước khi sử dụng các hướng dẫn
này.
MEDRIX dự định sẽ dịch sách hướng dẫn này
sang nhiều thứ tiếng khác để chứng tỏ sự hữu
dụng. Các hướng dẫn này luôn có sẵn trên
website của MEDRIX www.medrix.org
Số biên soạn sách hướng dẫn cho biết các
thông tin cập nhật nhất. Chữ cái đằng trước số
biên soạn biểu thị ngôn ngữ của văn bản. Số
đầu tiên biểu thị phiên bản; các số lẻ biểu thị
phiên bản mới chỉ là bản nháp , chưa phải là
bản cuối cùng; các số chẵn biểu thị phiên bản
Preface
The purpose of this handbook is to provide a
standardized source of information for
constructing and operating a Point-of-Use (POU)
ultraviolet water treatment system.
This handbook includes:
• Part One: general understanding of the
principles of ultraviolet water treatment.
• Part Two: instructions for the construction and
thị mức độ điều chỉnh nhỏ gồm hiệu đính và
cập nhật. Ví dụ, số biên soạn “ E.2.3” chỉ ra
rằng đây là bản dịch tiến Anh thứ hai được
phát hành với ba chỗ điều chỉnh nhỏ. Số biên
soạn “ V2.2” chỉ ra rằng đây là bản dịch tiếng
Việt của bản tiếng Anh E2.2
Sách hướng dẫn này được thiết kế để cho
phép bạn và người sử dụng cập nhật các hình
ảnh và thông tin để phản ánh xác thực tại một
vùng trên thế giới của bạn. Hãy tự nhiên thay
thế các bức ảnh kỹ thuật số của bạn để làm
cho các thông tin phù hợp hơn với người đọc
trong khu vực của bạn. Một số tấm hình trong
sách hướng dẫn này bạn có thể thấy nhiều
phần thiết bị không giống như sách hướng dẫn
mô tả. MEDRIX liên tục thử nghiệm và tìm tòi
những ý tưởng mới cho hệ thống và các ý
tưởng này đôi khi được ghi lại trong các bức
ảnh trước khi chúng được ghi lại bằng văn bản
chính thức. Nếu một ý tưởng có giá trị, nó sẽ
tốt hơn phương pháp hiện hành và đáp ứng
được các tiêu chí về giá cả, có thể mua bán
tiện lợi. Bạn có thể xem các ý tưởng mới trong
phần biên soạn tiếp theo của sách hướng dẫn.
Chúng tôi luôn hoan nghênh ý kiến đóng góp
của bạn về cuốn sách hướng dẫn này. Cải
thiện chất lượng các nguồn tài liệu mở là trách
nhiệm của tất cả những người sử dụng thông
tin.
Hãy gửi đề xuất và đề nghị sửa đổi đối với
availability and cost criteria, you may see the new
idea in the next edition of the handbook.
Your feedback about this handbook is welcome.
Improving the quality of open source documents is
the responsibility of all who use the information.
Submit suggestions and recommended changes
for this handbook to:
Director of Safe Water Development
MEDRIX
PO Box 2588
Woodinville, WA 98072 USA
Include the edition number of this handbook in any
communications.
Edition V-E.2.6
phép “ Ghi công và chia sẻ cùng giấy phép
này” (Attribution Share Alike 2.5) . Bạn có thể
vào website
để xem bản copy của giấy phép hoặc có thể
gửi thư tới Creative Commons, 543 Howard
Street, 5th Floor, San Francisco, California,
94105, USA.
Bạn có thể tự do:
• Chia sẻ -- bạn có thể sao chép, phân
phối, trình bày, và thực hiện công việc
• Sử dụng tài liệu – bạn có thể sử dụng
tài liệu này để sửa đổi và viết các tài
liệu khác.
Theo các điều kiện sau:
Howard Street, 5th Floor, San Francisco,
California, 94105, USA.
You are free:
• to Share -- to copy, distribute, display,
and perform the work
• to Remix -- to make derivative works
Under the following conditions:
• Attribution. You must attribute the work
to MEDRIX as the original creator and
refer users to the MEDRIX website at
www.medrix.org
• Share Alike. If you alter, transform, or
build upon this work, you may distribute
the resulting work only under a license
identical to this one.
• For any reuse or distribution, you must
make clear to others the license terms of
this work.
Any of these conditions can be waived if you get
permission from the copyright holder.
Disclaimer
This publication is based on the collective
experience of MEDRIX in monitoring and
evaluating the equipment and procedures
described herein. While every effort has been
made to ensure the accuracy of this work, any
judgments as to the suitability of information for
Edition V-E.2.6
nhiệm của người đọc. MEDRIX không đảm
bảo và cũng không chịu trách nhiệm về tính
Testing Some Qualities of Water ............................................................................. 11
Chương 4: Quyết định
liệu phương pháp xử lý nước
bằng tia cực tím có phù hợp với
nguồn nước hay không .......................................................................................... 17
Chapter 4:
Deciding if UV Treatment is
Appropriate for a Water Source ............................................................................... 17
Part 2:
Construction and
Assembly of the
UV Treatment
System
......................................................................................................... 29
......................................................................................................................... 30
Chương 5:
Sắp xếp vật liệu và dụng cụ ................................................................................... 31
Chapter 5:
Locating Materials and Tools ................................................................................... 31
Chương 6:
Thiết kế thùng dòng vào và
sự lựa chọn hệ thống lọc cát ................................................................................... 33
Chapter 6:
Constructing the Inflow Container and Optional Sand Filter ........................................ 33
Chương 7:
Xây dựng giá đỡ hệ thống UV ................................................................................. 44
Chapter 7:
Constructing the UV System Stand .......................................................................... 44
Chương 8:
Xây dựng hệ thống xử lý nước bằng tia cực tím ......................................................... 56
System Operators ................................................................................................. 87
Chương 13:
Vận hành hàng ngày ............................................................................................. 91
Chapter 13:
Daily Operation ..................................................................................................... 92
Chương 14:
Bảo trì hệ thống thường xuyên ............................................................................... 93
Chapter 14:
Regular System Maintenance .................................................................................. 93
Phần 4:
Trường qui
về kiểm tra
chất lượng nước ................................................................................... 97
Part 4:
Protocols for
Testing Water
Quality ............................................................................................... 97
Chương 15:
Kiểm tra
sự nhiễm khuẩn của nước ...................................................................................... 99
Chapter 15:
Testing Water for
Microbiological Contaminants .................................................................................. 99
Edition V-E.2.6
Chương 16:
Kiểm tra độ đục
của nước ........................................................................................................... 108
Chapter 16:
Testing Water
for Turbidity ....................................................................................................... 108
Form 2: Follow-up Assessment ............................................................................. 130
Mẫu 3: Bảng kết quả kiểm tra chất lượng nước ....................................................... 131
Form 3: Water Quality Test Results Log ................................................................. 132
Form 4: Water Quality Test Reporting .................................................................... 133
Mẫu 5: Theo dõi quá trình sử dụng hệ thống xử lý nước bằng tia cực tím ................... 134
Form 5: UV Treatment System History Log ............................................................. 134
Mẫu 6: Bảng kê các dụng cụ và bộ phận ................................................................ 136
Form 6: Parts and Tools Inventory Form ................................................................ 136
Phụ lục B:
Bảng kê các bộ phận .......................................................................... 137
Appendix B:
Parts Inventory .................................................................................. 137
Phụ lục C:
Bảng kê các C ông c ụ ........................................................................ 155
Appendix C:
Tool Inventory ................................................................................... 155
Phụ lục D:
Khoa học về năng lượng cực tím và việc xử lý nước ................................. 168
Appendix D:
The Science of Ultraviolet Energy and Water Treatment ........................... 168
Phụ lục E:
Chú giải thuật ngữ ............................................................................. 177
Appendix E:
Glossary of Terms .............................................................................. 177
Phụ lục F:
Sách hướng dẫn cho người sử dụng ...................................................... 179
Edition V-E.2.6
Appendix F:
Users Handbook ................................................................................. 179
Phụ lục G :
Năm 2002 tất cả các quốc gia thành viên của
Liên Hiệp Quốc đều nhất trí cam kết đạt được
các mục tiêu phát triển thiên niên kỷ. Mục tiêu
số 7 của chương trình phát triển thiên niên kỷ
là giảm tỉ lệ số người không có nước uống
an toàn đến năm 2015 xuống còn một nửa.
Mục tiêu này khó có thể đạt được bằng cách
xây dựng thêm nhiều mạng lưới cấp nước ở
cộng đồng. Việc thực hiện các dự án có qui mô
lớn như thế đòi hỏi rất nhiều thời gian và nguồn
lực.
Những năm gần đây, việc xử lý nước ở cấp độ
các hộ gia đình nổi lên như là một giải pháp tạm
thời được đông đảo người dân lựa chọn để cải
thiện việc cung cấp nước. Năm 2003 Tổ chức Y
Tế Thế Giới thành lập mạng lưới quốc tế để
thúc đẩy việc dự trữ và xử lý nước an toàn tại
các hộ gia đình. Nhiệm vụ của mạng lưới này
là:
“Giảm đáng kể các bệnh dịch do nước
không an toàn gây ra, đặc biệt đối với trẻ
em và người nghèo bằng cách đẩy mạnh
việc dự trữ và xử lý nước an toàn tại các
hộ gia đình “
Có một vài biện pháp để xử lý nước nhiễm
Chapter 1:
Introduction
Safe Water for People in Need
According to the World Health Organization
(WHO), 1.1 billion people around the world lack
Several reliable methods are available for
Edition V-E.2.6
4
Edition V-E.2.6
5
Chương 2:
Tìm hiểu hệ thống
xử lý nước bằng tia cực tím
Chapter 2:
Understanding
UV Water Treatment
Chương này bao gồm:
• Giải thích về sự bức xạ tia cực tím
• Mô tả sự hoạt động của hệ thống xử lý
nước bằng tia cực tím
This chapter includes:
• An explanation of ultraviolet radiation
• A description about how ultraviolet
water treatment works
Tia cực tím là gì ?
Tia cực tím (UV) là sự bức xạ điện từ. Đèn
phát tia cực tím là đèn thuỷ ngân áp suất
thấp phát ra bức xạ có bước sóng 254 nm
gọi là UV-C. Đèn cực tím được thiết kế
bằng thuỷ tinh thạch anh cho phép bức xạ
UV-C chạy qua. Kính thường hoặc nhựa
sẽ cản trở sự truyền qua của bức xạ UV-
C. Trong sách hướng dẫn này, chúng tôi
sẽ dùng thuật ngữ hai thuật ngữ có thể
thay thể cho nhau là ‘ Bức xạ UV’ và ’
reaches the earth’s surface. This filtering
effect by the atmosphere is critical since
UV-C is very damaging to the skin and
eyes. Users should exercise care to avoid
Edition V-E.2.6
6
mắt. Người sử dụng khi vận hành đèn
cực tím diệt khuẩn phải chủ động bảo vệ
để tránh tiếp xúc của bức xạ UV vào phần
da và mắt
Tóm tắt lịch sử tia cực tím
Tia cực tím lần đầu tiên được sử dụng ở
Pháp để khử khuẩn trong nước uống vào
những năm đầu thế kỷ 19. Các hệ thống
đầu tiên sớm bị bỏ rơi vì chi phí quá cao,
thiết bị chưa đủ độ tin cậy và biện pháp
khử khuẩn phổ biến là Chlorine.
Vào thời gian hiện đại hơn, Tia cực tím
được sử dụng bằng cách kết hợp với các
biện pháp xừ lý khác như Chlorine trong
các nhà máy xử lý ở thành thị. Việc sử
dụng tia cực tím để xử lý nước đựơc phát
triển do các vấn đề về sức khoẻ có liên
quan đến việc sử dụng Chlorine và sự
không hiệu quả của chlorine trong việc
diệt ký sinh đơn bào Cryptosporidium.
Ngày nay, việc sử dụng năng lượng tia
cực tím để xử lý nước nhiễm khuẩn là một
công nghệ phù hợp được công nhận.
Tia cực tím hoạt động như thế
concerns about the use of chlorine as well
as the ineffectiveness of chlorine in killing
the protozoan parasite Cryptosporidium.
Today, the use of UV energy to treat water
for microbiological contamination is an
appropriate use of proven technology.
How does UV work?
UV radiation has three wavelength ranges:
UV-A, UV-B, and UV-C. Only shortwave
UV-C possesses germicidal properties for
disinfection.
UV-C radiation has a unique effect on
microbiological contaminants. The
ultraviolet energy emitted by a UV-C
germicidal lamp has the capacity to alter
the nucleic acid (DNA) of viruses, bacteria,
molds or parasites so they cannot
reproduce and are considered inactivated.
UV treatment does not alter the water
chemically; nothing is added to the water
as the UV-C energy passes through the
water during treatment. However,it should
be noted that the inactivated micro-
Edition V-E.2.6
7
các vi sinh vật bị khử hoạt tính không bị
loại khỏi nước; chúng vẫn còn lại trong
nước, nhưng trong trạng thái vô hại khi đi
qua cơ thể con người.
Hệ thống xứ lý nước bằng tia cực
Flow rate 1 to 3 liters / min
Xấp xỉ 1 lít nước
Tỉ lệ dòng chảy từ 1 đến 3 lít/phút
8
Lượng UV là gì và làm thế nào để
đo được nó?
Qua nghiên cứu, các nhà sinh học đã
quyết định lượng UV cần thiết để khử các
loại vi khuẩn khác nhau. Khối lượng UV
cần thiết gọi là lượng UV. Lượng UV là
năng lượng hay microwatts truyền trong
một thời gian nhất định (giây) qua một khu
vực nhất định (cm
2
).Bảng kê các loại vi
khuẩn và lượng UV cần thiết để khử
khuẩn được trình bày trong phụ lục G của
sách hướng dẫn này.
Lượng năng lượng UV và cách tính sẽ
được trình bày ở chương 4.
Ưu điểm của việc xử lý nước
bằng tia cực tím
• Không cần đun sôi, tiết kiệm thời
gian, giảm sức người và bảo vệ môi
trường.
• Có thể xử lý được khối lượng nước
lớn trong một thời gian ngắn
• Không dùng hoá chất xử lý nước
Mặt hạn chế của việc xử lý nước
bằng tia cực tím
energy requirements and conserves
the environment.
• Fairly large quantities of water can
be treated in a short time.
• No chemicals are added to the
water.
Limitations of UV treatment of
water
The most serious limitation of using UV to
treat water is treated water has no residual
ability to inactivate new microbial
contaminants introduced after disinfection
has taken place. For comparison,
chemicals such as chlorine have some
ability to kill contaminates introduced into
the water following treatment. It is
important to protect water treated by UV
Edition V-E.2.6
9
Hơn nữa, xử lý nước bằng tia cực tím
không loại bỏ được cặn bẩn, các phần tử,
kim loại như chì hoặc sắt, các khoáng chất
cứng như calcium, do đó đòi hỏi phải có
biện pháp xử lý khác để loại bỏ các phân
tử, kim loại và khoáng chất này trong
nước trước khi cho nước xử lý bằng tia
cực tím.
Tính hiệu quả của việc xử lý nước bằng tia
cực tím bị tác động bởi vài yếu tố chất
lượng nước.
chất hữu cơ và nitrate.
from the possibility of recontamination.
Furthermore, UV treatment does not
remove dirt and particles, metals such as
lead or iron, or hard minerals such as
calcium. Additional treatment may be
required to remove particles, metals and
minerals prior to passing water through a
UV disinfection chamber.
The effectiveness of the UV treatment is
affected by several water quality factors:
• A low level of turbidity (cloudiness
caused by suspended particles) is
necessary for water to be
successfully treated using ultraviolet
radiation. Suspended particles in
the water will cause absorption of
the UV radiation or shadowing of
the UV energy. If turbidity is too
high, some water may not receive
the minimum UV dosage to
inactivate microbiological
contaminants and the “treated”
water may not be safe to drink.
Chapter 3 discusses this problem
and how to measure turbidity and
Chapter 6 describes how to use a
sand filter to reduce turbidity.
• A high concentration of iron in the
water absorbs UV energy causing
giảm sau thời gian sử dụng. Hầu hết các
nhà sản xuất đều khuyến cáo nên thay
bóng đèn mỗi năm một lần. Tuy nhiên ta
nên đo công suất đèn thường xuyên và
thay bóng đèn khi công suất của đèn còn
dưới 80% so với công suất ban đầu. Các
nhà sản xuất cũng cho biết chỉ nên sử
dụng đèn trong vòng 10000 giờ vận hành.
Những nghiên cứu mới đây cho biết tuổi
thọ hiện tại của đèn chỉ đạt từ 4000 đến
5000 giờ.
Bạn cũng có thể biết thêm thông tin về
năng lượng UV trên internet.
Useful information about UV
lamps
Not all UV lamps produce UV-C energy.
Look for a label indicating the lamp as a
“germicidal” lamp. Just because a lamp is
labeled “germicidal” does not mean it will
produce an adequate amount of UV
radiation to be effective. If you are not
familiar with a brand of lamp, measure the
UV-C (254nm wavelength) output before
using the lamp for UV water treatment.
The intensity of UV-C energy produced by
a lamp may decline as the lamp ages.
Most manufacturers recommend that
lamps be replaced at least once every
year. However, lamp output should be
measured regularly and the lamp should
nước mà bạn phải xử lý.
Đổ vào ống trong khoảng 200 ml nước.
Đưa ống nước ra ngoài sáng. Bạn thấy
nước trong hay nước có mầu? Tiếp theo
hãy ngửi xem nước có mùi gì không? Cần
hai hoặc ba người kiểm tra nước và so
sánh kết quả quan sát với nhau. Nếu nước
có mầu hoặc có mùi, bạn có thể đưa ra kết
luận đầu tiên về chất lượng nguồn nước.
Ghi lại kết quả quan sát của bạn vào Mẫu
1 về đánh giá ban đầu trong phụ lục A.
Xác định chất lượng nước và các
cách xử lý
Nước chưa qua xử lý phải được kiểm tra
qua các tiêu chí sau đây trước khi lựa
chọn phương pháp xử lý nước bằng tia
cực tím như một phương pháp xử lý phù
hợp. Các tiêu chí này là:
First impressions
First impressions often set the tone for
what is to follow. Let’s get a “first
impression” of the water source you have
to work with.
Put about 200 milliliters of source water in
a clear container. Hold the container up to
a light source. Is the water clear or does it
have a definite “color”? Next, smell the
source water. Does the water have any
odor? Two or three people should examine
the water and compare their observations.