DỰ án hệ THỐNG lọc nước THÔNG MINH sử DỤNG NHIỆT

CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP THÀNH PHỐ
DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC
NĂM HỌC 2020 – 2021

ĐƠN VỊ DỰ THI: TRƯỜNG THPT TRẦN VĂN GIÀU
DỰ ÁN

HỆ THỐNG LỌC NƯỚC THÔNG MINH SỬ DỤNG NHIỆT
LĨNH VỰC DỰ THI: KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

TÁC GIẢ
Trịnh Anh Tuấn - Lớp 11A1
Tơ Đình Anh Tuấn - Lớp 11A11


MỤC LỤC
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ....................................................... 1

A.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ............................................................................ 1

I.

II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU .................................................................... 1
III. VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................................................... 1
1.

Lịch sử đề tài ......................................................................................... 1

2.

Mục tiêu đề tài ....................................................................................... 1

3.

Câu hỏi nghiên cứu ................................................................................ 2

IV. TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU .................................................................. 2
B. THIẾT KẾ VÀ THỰC NGHIỆM SẢN PHẨM ........................................... 2
I.

Khung cơ bản ............................................................................................ 2

II.

Hệ thống đế tiếp nhiệt ............................................................................... 3

III. Hệ thống ngắt nhiệt tự động ..................................................................... 4
C.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................................... 6

D.
E.

KẾT LUẬN ................................................................................................... 6
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................................ 6

F.

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 7


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn tồn thể thầy cơ trong trường
THPT Trần Văn Giàu đã tận tình truyền đạt vốn kiến thức vơ cùng bổ ích và quý
báu trong thời gian chúng em học tập tại nhà trường. Cảm ơn nhà trường đã tạo
điều kiện cho em có thể tiếp cận và tiến hành nghiên cứu khoa học một cách tốt
nhất.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Kiều Tân Khoa đã tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ cũng như đóng góp ý kiến cho chúng em có thể hồn thành tốt đề tài
của mình và người bạn cùng đồng hành trong suốt kì thi.
Cảm ơn cha mẹ, anh chị và bạn bè đã luôn luôn là hậu phương vững chắc,
luôn ủng hộ, giúp đỡ em khi cần, luôn bên cạnh lúc em gặp khó khăn trong học
tập cũng như trong nghiên cứu.
Với kiến thức và nền tảng kỹ thuật còn hạn chế nên sẽ cịn nhiều thiếu sót
trong sản phẩm cũng như trong báo cáo. Em rất mong sẽ nhận được những ý kiến
đóng góp q báu của q thầy cơ và bạn bè để đề tài được hồn thiện hơn.
Kính chúc ban giám hiệu nhà trường, cùng toàn thể quý thầy cô giáo trường
THPT Trần Văn Giàu lời chúc sức khỏe, thành công và thịnh vượng trong cuộc
sống cũng như trong cơng tác.
Bình Thạnh, ngày 22 tháng 11 năm 2020
Trịnh Anh Tuấn - Lớp 11A1
Tơ Đình Anh Tuấn - Lớp 11A11


LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của
riêng chúng tơi. Các số liệu sử dụng phân tích trong báo cáo có nguồn gốc rõ ràng,
đã cơng bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận án do chúng

tơi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực
tiễn của Việt Nam. Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên
cứu nào khác.
Bình Thạnh, ngày 22 tháng 11 năm 2020
Trịnh Anh Tuấn - Lớp 11A1
Tơ Đình Anh Tuấn - Lớp 11A11


1
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

A.
I.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Viện Nghiên cứu Tài nguyên thế giới (WRI) của Mỹ vừa đưa ra cảnh báo,
khoảng 25% dân số thế giới đứng trước nguy cơ thiếu nước sinh hoạt nghiêm
trọng, trong đó chịu tác động lớn nhất là các quốc gia có đơng dân. Biến đổi khí
hậu gây hạn hán, khan hiếm nguồn nước ngầm cũng đang khiến hàng triệu người
trên thế giới “lao đao”. Đây là lý do các đề tài về máy lọc nước ra đời. Tùy trên
thị trường mà có nhiều loại máy lọc nước sử dụng nhiều loại năng lượng khác
nhau. Mọi người đã từng nghe về máy lọc nước sử dụng nhiệt chưa? Liệu nó có
thể thay thế các loại máy lọc nước thông dụng khác trong thời gian sắp tới không?
Giải quyết vấn đề về nguồn nước uống sạch ở những vùng quê xa xôi, hẻo lánh
vẫn đang là vấn đề phức tạp hiện nay. Các loại sản phẩm công nghệ lọc nước trên
thị trường thường có mức chi phí hơi cao so với mức thu nhập của người dân ở
các vùng quê, cho ra một lượng nước thải nhiều trong quá trình hoạt động. Vì vậy
cần có một sản phẩm vừa giá thành thấp, có giá trị sử dụng lâu dài cùng với lượng
nước thải thấp hoặc gần như là khơng có. Qua những vấn đề ở trên, chúng em đã

cho ra đời một đề tài có thể đáp ứng nhu cầu về nước sạch ở nơng thơn hiện nay,
đó là đề tài Hệ thống lọc nước thơng minh sử dụng nhiệt.
II.

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Xây dựng mơ hình Hệ thống lọc nước thơng minh sử dụng nhiệt đáp ứng
nhu cầu nước sạch ở những vùng khó khăn trên khắp đất nước với chi phí thấp,
hiệu suất hoạt động cao.
III.

VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1. Lịch sử đề tài
Kinh tế Việt Nam phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây nhưng
đi kèm với đó là tình trạng ô nhiễm môi trường trong đó ô nhiễm nguồn nước là
vấn đề rất nghiêm trọng. Vì vậy mà người dân bắt đầu chú trọng hơn trong việc
lọc nước sạch để ăn uống, sinh hoạt. Với những nguồn nước tương đối sạch thì
con người chỉ cần lọc thơ với cát, sỏi. Nhưng với đa số nguồn nước hiện nay thì
việc lọc thô chỉ hạn chế phần nào các chất cặn bẩn cịn những chất độc hại vẫn
chưa xử lý được. Chính vì vậy có rất nhiều cơng nghệ lọc nước đã ra đời để giải
quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước tạo nên lịch sử ngành lọc và xử lý nước ngày
nay.
2. Mục tiêu đề tài
Góp phần giảm tình trạng thiếu nguồn nước sạch. Xây dựng một hệ thống
lọc nước nhanh và hiệu suất cao, chi phí thấp, tiện lợi và dễ sử dụng.


2
3. Câu hỏi nghiên cứu

- Tại sao máy lọc nước đã phổ biến nhưng nhiều địa phương lại chưa tiếp
cận được?
- Máy lọc nước đến tay của người sử dụng gặp những khó khăn nào?
- Tại sao giá thành của máy lọc nước lại cao (tùy vào nhu cầu sử dụng)?
- Loại máy lọc nào cho ra sản phẩm cao hơn mức năng lượng sử dụng gấp
nhiều lần?
IV.

TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU

Sau khi nghiên cứu và thử nghiệm các mơ hình máy lọc nước hiện nay trên
thị trường thì chúng em rút ra được những nhược điểm của các máy lọc nước đang
có hiện nay như sau:
- Chi phí cho những loại máy lọc nước hiện nay là rất cao.
- Những loại máy lọc nước giá thành rẻ thì chưa đến được nơi sử dụng của
các khu dân cư thuộc vùng khó khăn.
- Loại máy lọc nước sử dụng ít năng lượng là rất khó tìm và hiếm.
Vì vậy em đã thiết kế hệ thống máy lọc nước mới với các tiêu chí sau:
- Dễ dàng tiếp cận với những nơi khó khăn như vùng núi cao hoặc vùng bị
ngập mặn.
- Một sản phẩm bền lâu để chống lại những hiện tượng thiên nhiên khắc
nghiệt.
- Hiệu suất sử dụng sản phẩm cao.
- Có thể phát hiện các vấn đề thường gặp ở các loại máy lọc nước hiện nay
như: nghẽn màng lọc, tràn nước, nhiệt độ lên quá cao… nhờ mạch Arduino
MEGA 2560.
- Tái chế nguồn nước thải vào nhiều việc khác nhau.
- Màng lọc và các lõi tạo khoáng từ thiên nhiên.
THIẾT KẾ VÀ THỰC NGHIỆM SẢN PHẨM

B.
I.
−
−
−
−
−
−
−

Khung cơ bản
Tạo một bản vẽ bao gồm kích thước phần khung của mơ hình.
Sử dụng khung ngồi theo dạng hình chữ nhật hộp không nắp bên trên.
Liên hệ xưởng gia công để tạo khung.
Thiết kế theo hình dạng hộp chứa nước cỡ nhỏ.
Vật liệu được sử dụng trong mơ hình là inox.
Hàn kín bốn góc.
Số liệu: dài và rộng 20cm, cao 25cm.


3

Hộp hình chữ nhật

Ống đồng

Sau khi nước bay hơi đi qua ống đồng rồi ngưng tụ ở bể lọc nước và sẽ tới công
đoạn lọc nước rồi cho ra nước sạch.
II.

Hệ thống đế tiếp nhiệt

Sử dụng cơng nghệ làm nóng nước từ điện trở nhiệt.
Lý do chọn điện trở nhiệt vì:
• Dễ sử dụng, dễ dàng làm bay hơi nhanh.
• Giá thành rẻ, phù hợp điều kiện của người dân vùng khó khăn.
• Cơng suất làm nóng nhanh.


4
Vật liệu em mua ở chợ điện tử Nhật Tảo.
Cùng với một số vật liệu em thanh toán và mua hàng ở Shopee, Tiki, Nshop…
Điện trở

Dây điện

Lắp vào mơ hình
− Khơng định dạng được vị trí cần gắn điện trở.
− Không thể gắn trực tiếp nên cần hàn vào.

(sau khi gắn hệ thống tiếp nhiệt vào mơ hình)
III.

Hệ thống ngắt nhiệt tự động

− Nghiên cứu về lý thuyết Arduino, cách viết code cơ bản trên các trang
− Tiến hành vẽ mạch cho hệ thống ngắt nhiệt tự động
− Mua dụng cụ và lắp ráp, em đặt mua ở Hshop.
Mạch Arduino
MEGA 2560

Breadboard

Dây cắm
Breadboard

Cảm biến nhiệt
độ hồng ngoại
không tiếp xúc
GY-906
MX90614


5
Cảm biến mực
chất lỏng không
tiếp xúc Y26 NPN

LCD 1602 kèm
module I2C

Ở phần tự động, em cài đặt ở mức giữ nhiệt độ ở tầm 100oC, và dừng lại khi
ở trong bể đã bay hơi hết nước thông qua ống đồng để truyền vào bể lọc nước.
d. Hệ thống tầng lọc tự nhiên và lõi tạo khoáng

Bể lọc nước 5 tầng bao gồm:
– Tầng 1: Lớp bạc than hoạt tính: bạc có tác dụng sát khuẩn khá tốt, có thể tiêu
diệt nhiều loại vi khuẩn có hại cho sức khỏe. Than hoạt tính nổi tiếng về khả năng
hấp thụ chất độc hại, nó được sử dụng trong các mặt nạ phịng độc.
– Tầng 2: Cát silic: Cát đã được người dân Việt Nam ngày xưa dùng để lọc nước

phèn, nước chứa bùn đất,… Nó có tác dụng làm sạch nguồn nước nhanh chóng,
nước chảy qua cát silic sẽ trong vắt như nước tinh khiết
– Tầng 3: Khoáng sét Zeolite: Loại khoáng này có tác dụng hấp thu khá tốt các
kim loại nặng, nó thường dùng để khử nguồn nước trong ni trồng thủy sản
– Tầng 4: Đá khoáng: Các hạt đá khống sẽ cung cấp khống chất cần thiết, nước
có khống chất sẽ tốt hơn nhiều so với nước tinh khiết bởi vì chúng ta uống nước
để bổ sung khống chất cho cơ thể chứ không phải để giảm cơn khát
– Tầng 5: Hạt trao đổi ion: Chắc bạn cũng từng nghe nước cứng (nước chứa nhiều
chất khơng cần thiết), vì vậy tầng này chỉ có nhiệm vụ trao đổi ion khiến nước
mềm hơn, có lợi cho sức khỏe.


6
C.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Hình ảnh mơ hình sau khi hồn thành.

D.

KẾT LUẬN
- Tạo ra được máy lọc nước thông minh sử dụng điện năng hiệu quả với chi
phí thấp.
- Giải quyết được vấn đề thiếu nước sạch ở vùng sâu vùng xa, cịn khó khăn.
- Sử dụng thuận lợi trong các điều kiện khó khăn như ở vùng nước ven biển
hoặc vùng núi cao khó vận chuyển nước.

E.

HƯỚNG PHÁT TRIỂN

- Chỉnh sửa phần mạch tự động Arduino.
- Chỉnh sửa mô hình để có thể dễ vận chuyển.
- Đơn giản hóa sản phẩm để tiện lợi trong việc vận hành hơn.


7
F.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1) />2) />3) />4) />nel