Bộ lọc nước Sheba là một thiết kế bộ lọc nước mới nhằm giải quyết bốn vấn đề phổ biến của quá trình lọc nước gia đình ở các khu vực kém phát triển: tốc độ lọc chậm, khó khăn trong việc làm sạch bộ lọc nước, khó khăn trong việc điều chỉnh bộ lọc nước theo sự thay đổi theo khu vực và theo mùa của nước đầu vào và thiết kế vật lý không hấp dẫn làm cho việc phổ biến khó đạt được. Thiết kế đề xuất giải quyết những vấn đề này và thể hiện hai cải tiến: sử dụng túi lọc vải để chứa vật liệu lọc - việc tháo túi dễ dàng giúp đơn giản hóa việc vệ sinh thường xuyên và cho phép sửa đổi đơn giản các bộ lọc theo điều kiện theo mùa. Sheba cũng có cơ chế cho phép người dùng tăng tốc độ dòng nước theo cách thủ công bằng cách điều áp cơ học. Thiết kế này được tạo nguyên mẫu bằng cách sử dụng các vật liệu đơn giản để chứng minh tiềm năng của nó như một lựa chọn chi phí thấp. Quá trình lọc được thực hiện bằng cát, sỏi và than củi; trong khi kết quả thử nghiệm cho thấy tính khả thi của những đổi mới, công việc tiếp theo nhằm điều chỉnh những đổi mới này cho phù hợp với bối cảnh Nam Ấn Độ của Tamil Nadu vẫn đang được tiến hành.
Nội dung
Giới thiệu
Hệ thống lọc nước hộ gia đình đã tồn tại trong nhiều năm và thường được quảng bá như một cách tuyệt vời để tăng cường cung cấp nước cho (đặc biệt) người dân nông thôn ở các nước kém phát triển không được tiếp cận với nước uống an toàn. Tài liệu chứa đựng một số thiết kế hoạt động theo những cách khác nhau nhưng mặc dù có số lượng lớn các lựa chọn, dân số không được phục vụ vẫn còn rất lớn.
Hội nghị Thượng đỉnh Thiết kế Phát triển Quốc tế (IDDS) được tổ chức vào tháng 7 và tháng 8 năm 2007 tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) ở Cambridge, Hoa Kỳ. Nhóm năm người tham gia của chúng tôi đã bắt đầu tìm hiểu những lý do phổ biến nhất khiến công nghệ thiết kế và sử dụng bộ lọc thấp để giải quyết những nhu cầu này.
Tìm hiểu thị trường
Thông tin ngữ cảnh quan trọng được chứa trong nhóm, với ba thành viên trong nhóm sống ở Ấn Độ và một người sống ở Khu tự trị Tây Tạng của Trung Quốc. Để mở rộng cơ sở thông tin, năm người tham gia IDDS từ Guatemala, Pakistan, Tanzania, Ghana và Tây Tạng đã được khảo sát về:
- Lọc nước sẵn có tại địa phương
- Thực hành lọc nước tại địa phương
- Những người được hỏi thiết kế máy lọc nước lý tưởng
- Giá chấp nhận được tại địa phương
- Nguồn nước địa phương
- Hoạt động thu gom nước ở địa phương
- Sử dụng nước sinh hoạt
Kết quả từ hồ sơ người dùng và kiến thức nhóm này (được bổ sung bằng các đánh giá tài liệu) cho thấy các vấn đề phổ biến nhất ngăn cản việc phổ biến rộng rãi các bộ lọc nước hộ gia đình ở nông thôn là:
- Tốc độ lọc chậm
- Khó khăn trong việc làm sạch bộ lọc
- Chất lượng nước không đáng tin cậy
- Thiết kế cồng kềnh và kém hấp dẫn
Nhóm đã chọn cái tên Sheba vì nó dễ phát âm, nó gợi lên mối quan hệ với Nữ hoàng Sheba và bằng cách chứa từ 'bà', đại diện cho người phụ nữ trong nhà, người thường là người sử dụng cuối cùng của sản phẩm.
Yêu cầu dự án
Để giải quyết những yêu cầu này cũng như những yêu cầu khác vốn dĩ là bắt buộc phải phục vụ các hộ gia đình nghèo ở nông thôn, nhóm đã nỗ lực đáp ứng các yêu cầu sau:
- Được làm bằng vật liệu sẵn có tại địa phương.
- Giá cả phải chăng để mua (ước tính bằng 1 tháng lương hoặc 10 USD) và vận hành (ước tính 4 USD/năm)
- Làm sạch nước từ góc độ vi khuẩn (theo tiêu chuẩn Liên Hợp Quốc)
- Dễ vận hành (phụ nữ và trẻ em đều có thể sử dụng)
- Dễ dàng làm sạch (phụ nữ/trẻ em trên 10 tuổi trong vòng 2 giờ mà không cần dụng cụ đặc biệt)
- Dễ bảo trì (với các công cụ có sẵn tại địa phương và các bộ phận có sẵn từ các thị trấn lớn)
- Có thể được xây dựng và lắp ráp bởi một người có tay nghề cao tại địa phương
- Một mô hình có thể chứng minh được sẽ được thực hiện trong vòng ba tuần.
- Tạo đủ nước cho một gia đình trung bình (ước tính 6 người mỗi người 3L = 18L mỗi ngày)
Thiết kế
Khái niệm chính trong thiết kế bộ lọc là việc sử dụng một thùng chứa bên ngoài, ban đầu là một thùng chứa, trong đó các vật liệu lọc được xếp chồng lên nhau. Thiết kế được mô tả trong Hình 1. Nước thô được đổ vào thùng chứa trên cùng và nước này đi qua một đường ống đến thùng phía dưới chứa vật liệu lọc. Xô trung tâm hoạt động như một bể chứa nước sạch. Một đường ống trung tâm có kích thước phù hợp sẽ cho phép sử dụng thanh điều áp để ép nước qua các lớp lọc, do đó làm tăng lưu lượng.
Lọc
Thiết kế này làm cho việc bổ sung và loại bỏ các vật liệu trở nên đơn giản, cho phép sử dụng nhiều loại vật liệu lọc và mang lại khả năng cho người dùng tùy chỉnh bộ lọc của họ theo mùa.
Hệ thống xếp chồng bao gồm túi vải
- Túi vải có thể được sản xuất tại địa phương và rẻ tiền bằng cách sử dụng nylon. Thiết kế nhiều lớp giúp loại bỏ sự cần thiết phải đóng cửa đặc biệt.
- Chất liệu vải trong túi đóng vai trò như một lớp lọc bổ sung.
- Các vật liệu như đĩa gốm có thể được đặt trực tiếp vào thùng. Các vật liệu rời như cát hoặc sỏi có thể được cho vào túi vải.
- Chất liệu đựng trong túi dễ dàng tháo ra để vệ sinh. Các vật liệu như cát có thể được làm sạch trong túi và dễ dàng đưa trở lại bộ lọc.
- Để cải tiến khả năng lọc, có thể thêm các lớp mới (chẳng hạn như đối với độ đục của mùa mưa, có thể thêm một lớp thô hoặc để loại bỏ asen, một lớp đinh gỉ)
Vật liệu lọc
Có thể sử dụng kết hợp nhiều loại vật liệu lọc, bao gồm:
- Cát
- Sỏi
- Than hoạt tính – lọc mùi, vị và một số hóa chất
- Mạt sắt (hoặc đinh sắt rỉ sét không mạ kẽm)
- Gốm xốp (có khả năng bao gồm bạc)
- Các vật liệu địa phương phổ biến khác
Thiết kế vật lí
Lọc cưỡng bức
Thiết kế của bộ lọc cho phép nước chảy qua trọng lực trong quá trình hoạt động bình thường, nhưng có khả năng sử dụng phương pháp lọc cưỡng bức để tăng tốc độ dòng chảy khi có nhu cầu. Người dùng tăng thêm áp lực bằng cách sử dụng cơ chế kiểu pít tông trong cột nước.
Các thử nghiệm ban đầu cho thấy hiệu quả của quá trình lọc cưỡng bức phụ thuộc vào vật liệu lọc được sử dụng trong bộ lọc. Các thử nghiệm sử dụng phương tiện lọc loại cát sinh học cho thấy hiệu quả lọc bị giảm dưới áp suất. Phương tiện lọc gốm chưa được sử dụng nhưng người ta tin rằng phương tiện lọc này sẽ mang lại kết quả tốt hơn.
Sự hấp dẫn
Sheba được thiết kế để thúc đẩy việc nạp và lấy nước dễ dàng bằng cách cho phép người dùng nạp nước vào xô trên cùng và lấy nước từ xô ở giữa, một khoảng cách thoải mái so với mặt đất. Việc sử dụng các loại vật liệu dùng trong gia đình (chẳng hạn như nhựa) được cho là hấp dẫn hơn gỗ hoặc bê tông và do đó khiến việc đưa bộ lọc vào hộ gia đình trở nên dễ dàng hơn.
Giá thấp
Thiết kế được thực hiện có tính đến nhu cầu tạo ra sản phẩm cuối cùng với chi phí tổng thể thấp. Xô nhựa gần như có sẵn ở khắp mọi nơi, tương đối rẻ và không phụ thuộc vào nhà cung cấp cụ thể. Số lượng kết nối đã được giảm thiểu để giảm chi phí vật liệu và nhân công (cũng như giảm nguy cơ hỏng hóc).
Chi phí
| Mô tả thành phần | |||||
| Xô nhựa có nắp đậy kín khí | 80,00 | 240,00 | |||
| Đầu nối, thép gai nhựa | 5 giờ 00 | 10 giờ 00 | |||
| Ống nhựa dẻo 1/2" | 25:00 | 6,25 | |||
| Ống PVC, 1,5” | 25:00 | 50,00 | |||
| Nhân công | 100,00 | ||||
| Tổng cộng | 406,25 | ||||
| Giả định: Nguyên mẫu có giá gấp 3 lần giá gốc | |||||
| Chi phí khối lượng (100 bộ lọc) | 135,00 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Chi phí bổ sung | |||||
| Chi phí tiếp thị 10% | 14:00 | ||||
| Dịch vụ 5% | 7 giờ 00 | ||||
| Vận chuyển 5% | 7 giờ 00 | ||||
| Chi phí chung 5% | 7 giờ 00 | ||||
| Dự phòng 20% | 28:00 | ||||
| Tổng phụ | 63,00 | ||||
| TỔNG CHI PHÍ MỖI LỌC | 203,00 | ||||
| Chi phí mỗi bộ lọc bằng USD | ~ 6USD | ||||
Cuộc thảo luận
Chúng tôi thấy
- Ý tưởng này rất thiết thực – túi giúp dễ dàng vệ sinh, lắp ráp và bảo trì trong các thử nghiệm
- Việc lựa chọn phương tiện lọc và kích cỡ khác nhau là rất quan trọng để đạt được hiệu suất lọc tốt
- Nguyên nhân chưa xác định được khiến hiệu suất lọc kém – các nguyên nhân có thể bao gồm thiếu thời gian xử lý bộ lọc, lớp cát mịn mỏng, rò rỉ xung quanh các cạnh
Bước tiếp theo
- Xây dựng nguyên mẫu ở Tamil Nadu
- Kiểm tra lọc cưỡng bức bằng gốm
- Phát triển một thiết kế tham khảo với các vật liệu lọc được chỉ định
Kết luận
- Các giải pháp sáng tạo được đề xuất để giải quyết các vấn đề phổ biến ảnh hưởng đến bộ lọc hộ gia đình
- Những thử nghiệm ban đầu cho thấy những thành công và nhu cầu phát triển hơn nữa
- Công việc đang được tiến hành
Chi tiết liên hệ
- Zubaida Bài
- [Arun Sharma mailto:asharma@cantab.net ]