Chiếc máy lọc nước đơn giản mà hữu ích

Cuối thập niên 90, các công trình nghiên cứu cho biết nguồn nước ngầm Hà Nội ở khu vực phía nam bị ô nhiễm nặng hơn ở phía bắc, hàm lượng nitơ liên kết (amoni NH4+, nitrit NO2, nitrat NO3-), hàm lượng hữu cơ và vi sinh vật cao hơn nhiều so với mức cho phép. Một lượng lớn nước thải từ hoạt động sản xuất và sinh hoạt không qua xử lý nhưng xả trực tiếp ra môi trường đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước.

Tầng nước ngầm chủ yếu cung cấp cho các nhà máy nước của Hà Nội nằm ở độ sâu trung bình 40-80m. Nguồn nước này bị nhiễm nitơ liên kết nên ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ cộng đồng, đặc biệt là trẻ em và phụ nữ mang thai. Nitrat tạo ra chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo nên những nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Nitrit đặc biệt nguy hiểm cho trẻ dưới 6 tháng, làm cho trẻ chậm phát triển và có thể gây bệnh đường hô hấp.

Để khắc phục tình trạng ô nhiễm nước sinh hoạt, ngoài những phương pháp cơ học, hoá học, phương pháp sinh học ngày càng được áp dụng rộng rãi. Người ta thấy việc xử lý bằng vi sinh vật có nhiều ưu thế, bởi vi sinh vật có khả năng tự điều chỉnh và chuyển hoá nhiều loại hợp chất hữu cơ độc hại thành sản phẩm vô hại.

Năm 1990, ông Trần Văn Nhị bảo vệ thành công luận án tiến sĩ (nay gọi là tiến sĩ khoa học) về quang sinh học ở Viện Quang hợp, Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô. Trở về nước, ông công tác tại Viện Sinh vật học, Viện Khoa học Việt Nam[1]. Ông vận dụng những kiến thức thu nhận được trong thời gian học ở Liên Xô để nghiên cứu chuyển hóa nitơ phân tử thành phân đạm nhờ vi khuẩn lam. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu theo hướng đó không áp dụng được vào thực tiễn, nên ông chuyển sang nghiên cứu quá trình chuyển hóa amoni, nitrit, nitrat thành nitơ phân tử vô hại.

Đến năm 1995, ông Nhị ứng dụng kết quả nghiên cứu vào làm sạch nước sinh hoạt ở Hà Nội. Bấy giờ, Trung tâm Y tế dự phòng Hà Nội công bố ba nhà máy nước Pháp Vân, Tương Mai và Hạ Đình bị nhiễm amoni. Theo ông tìm hiểu, vùng sử dụng nước ngầm ở Hà Nội và đồng bằng sông Hồng có nguy cơ nhiễm amoni. Riêng tại Hà Nội có hơn 30.000 giếng do dân tự khoan, phần lớn không được bịt kín theo tiêu chuẩn khi không sử dụng nữa, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho nước bẩn thẩm thấu vào hệ thống nước ngầm.

Để giúp TS Trần Văn Nhị thử nghiệm xử lý nước, Viện Công nghệ sinh học cho sử dụng một diện tích nhỏ trong nhà lưới của Viện. Hàng ngày, ông mày mò thiết kế, lắp ráp thiết bị khử nitơ liên kết trong nước ăn. Ông kể lại: Thời gian đầu, thiết bị thử nghiệm chưa có chế độ ngắt điện nước tự động nên tôi phải đến cơ quan từ sớm, ra về muộn, có khi cả những ngày nghỉ cuối tuần[2]. Hồi đó, vợ ông cũng công tác tại Viện nên dễ thông cảm và tạo điều kiện cho ông an tâm nghiên cứu. Ông thừa nhận: Tôi là người thích gì làm nấy, đã làm thì chuyên tâm, ít để ý các việc khác, kể cả con cháu. Vợ tôi đã biết tính tôi, nên không cằn nhằn mà còn hỗ trợ các công việc gia đình[3].

Ông Nhị đến tận thôn Minh Hoà làm miến ở Minh Khai, Hoài Đức, Hà Tây, hay làng bún Phú Đô ở Từ Liêm, Hà Nội, để kiểm tra nguồn nước giếng khoan. Sau khi phân tích, ông nhận thấy nước bị nhiễm độc nitrit và amoni ở mức cao, có hộ nước nhiễm nitrit lên tới 24,7mg/l, trong khi mức tiêu chuẩn là 0,01mg/l. Kết quả khảo sát cho thấy nguồn nước ở các khu vực Pháp Vân, Văn Điển, Yên Sở, Cầu Biêu, Thượng Đình cũng có tình trạng tương tự.

Phòng Quang sinh học của Viện Công nghệ sinh học có đặt một số trạm xử lý ở Kim Chung và Phú Đô để theo dõi thí nghiệm xử lý nước. Trong quá trình nghiên cứu, ông Nhị thường kết hợp hướng dẫn học trò làm khóa luận hay luận văn. Những sinh viên và học viên cao học đó phụ giúp ông một số công việc, nhưng ông vẫn luôn là người đến sớm và về muộn nhất để trực tiếp theo dõi hoạt động của thiết bị lọc nước. Ông cho biết, có ngày mưa to, không có ai trực máy ở các trạm ở Hoài Đức, tôi phải đến tắt máy để tránh cháy nổ. Khi cùng học trò lắp đặt máy cho nhà dân, có lần thiết bị điện của họ bị chập, chúng tôi lại ở đó sửa chữa, đêm muộn mới về. Lúc về gặp mưa to, xe lại hỏng, rất cực khổ[4]. Khi khảo sát ở Phú Đô, có đợt ông ngủ nhờ ở đình làng và ăn cơm bụi để trông chừng các thiết bị.

Năm 1997, ông Trần Văn Nhị đề nghị và được Viện Công nghệ sinh học cho thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ khử amoni trong nước ăn uống”, với kinh phí 7 triệu đồng. Năm 1999, ông lắp ráp thử chiếc máy khử nitơ liên kết đầu tiên. Khi đó, nhiều chi tiết ông tận dụng đồ vật của nhà hoặc mua ở cửa hàng vật liệu điện nước, chiếc máy còn thô sơ, chưa có bộ phận tự động ngắt nước và điện. Sau khi thử nghiệm có kết quả bước đầu, ông chuyển cho Công ty sản xuất cơ khí Hà Nội chế tác vài chiếc để đưa đến làng Phú Đô nhờ sử dụng thử.

PGS.TSKH Trần Văn Nhị bên chiếc máy NIREF, 9-3-2017

Sau đó, PGS Trần Văn Nhị thực hiện đề tài “Hoàn thiện công nghệ triển khai ứng dụng lọc sinh học để loại bỏ nitơ liên kết trong nước ăn uống”, thuộc chương trình mục tiêu quốc gia Nước sạch vệ sinh môi trường nông thôn (2000-2002). Lúc này, ông đặt tên chính thức cho máy khử nitơ liên kết là NIREF (Nitrogen removal filter). Máy có cấu tạo như một bình lọc nước, hoạt động theo nguyên lý lọc sinh học với vi khuẩn thuộc các nhóm nitrosomonase, nitrobacter và vi khuẩn khử nitrat trên vật liệu có độ bền cao. Kích cỡ của máy tùy thuộc dung tích bình đựng nước: có loại to (200 lít), loại nhỏ (100 lít), loại trung bình (50 lít); công suất 50-100w, mỗi giờ lọc được khoảng 50 lít nước. Đến giai đoạn này, máy hoàn thiện hơn lúc ban đầu, có lắp rơle và phao để tự động bật, ngắt điện và nước. Khi hoạt động, máy lấy nước từ nguồn cấp vào và quá trình xử lý bao gồm 3 ngăn kế tiếp nhau. Ngăn thứ nhất và thứ hai làm nhiệm vụ đẩy nước trong bình đi lên, đi xuống và đi qua lớp hạt lọc vi khuẩn (sỏi nhẹ) có vi khuẩn hữu ích bám trên bề mặt, chúng có chức năng chuyển hóa amoni, nitrit, nitrat thành nitơ bay vào không khí. Ngăn thứ ba chứa nước sạch đã được xử lý. Giá bán mỗi chiếc máy dao động từ 1.055.000đ đến 2.755.000đ.

Chương trình Nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn hỗ trợ các hộ dân mua máy bằng cách giảm 50% giá tiền mỗi chiếc NIREF. Hơn 100 chiếc máy NIREF đã được chuyển đến dùng thử tại khu vực Mễ Trì và Hoàng Mai của thành phố Hà Nội. Năm 2005, máy NIREF của PGS Trần Văn Nhị được Cục Sở hữu trí tuệ cấp Bằng Độc quyền giải pháp hữu ích.

Năm 2006, PGS Trần Văn Nhị tham gia thực hiện một dự án về sản xuất thử nghiệm sản phẩm trong lĩnh vực công nghệ sinh học[5]. Trong khuôn khổ dự án này, 15 chiếc máy NIREF được đưa vào sử dụng thí điểm ở thôn Lai Xá (Kim Chung, Hoài Đức, Hà Tây) và 30 máy đưa đến làng Phú Đô (Từ Liêm, Hà Nội) – đây là hai nơi bị ô nhiễm nặng amoni. Sau đó, dự án triển khai lắp đặt hàng trăm máy cho trường học, nhà trẻ, trạm y tế tại Mễ Trì và Trung Văn.

PGS Trần Văn Nhị cẩn thận ghi lại thông tin từng hộ gia đình mua máy. Ông hướng dẫn họ cách sử dụng, nếu có trục trặc thì ông hoặc các học trò sẽ đến sửa chữa. Ông Nguyễn Quang Huy (60 tuổi) ở phố Kim Đồng, quận Hoàng Mai chia sẻ: Tôi mua chiếc máy này từ năm 2008 thông qua hai người bạn sống gần nhà giới thiệu. Thời gian đầu sử dụng, gia đình tôi được bác Nhị hướng dẫn và trực tiếp lắp đặt tại nhà. Đồng thời bác cũng chỉ cho cách mang mẫu đến Viện Hóa học để kiểm tra nước. Sau khi kết luận nước đảm bảo sử dụng trong ăn uống bác mới thu tiền bán máy, nên chúng tôi rất an tâm[6]. Cũng tại quận Hoàng Mai, ông Nguyễn Văn Chính (71 tuổi) ở Giáp Bát cho biết: Nếu nước chưa lọc qua máy NIREF thì có màu vàng, mùi tanh. Khi được lọc thì không có hiện tượng này nữa[7]. Ông Chính còn nhận xét: Ông Nhị là người nhiệt tình, giản dị. Thỉnh thoảng ông liên hệ xuống tận nhà để kiểm tra, thay rửa máy lọc, hỏi han tình hình và hướng dẫn cách sử dụng sao cho bền lâu. Nhiều khi tôi tưởng ông ấy là công nhân chứ không phải là nhà khoa học[8].

Theo PGS Trần Văn Nhị, máy NIREF có khả năng khử nitơ liên kết rất cao, tới 95%, không gây ô nhiễm thứ cấp như các phương pháp khử hoá học. Từ khảo sát ý kiến của người sử dụng, ông tiếp tục hoàn thiện về mẫu mã, chất lượng, đồng thời cố gắng giảm bớt giá bán, với mong muốn phục vụ cho nhiều người dân trên cả nước. Đã có những doanh nghiệp muốn đầu tư để kinh doanh sản phẩm NIREF nhưng ông chưa đồng ý. Như ông tâm sự, ông không thạo về kinh doanh, mà hiện nay có tình trạng một số doanh nghiệp chỉ chạy theo số lượng và lợi nhuận, không để ý đến chất lượng sản phẩm, họ chưa đủ tin tưởng để ông chuyển giao sản phẩm độc quyền sáng chế. Vì thế, ông hy vọng lớp học trò kế cận sẽ tiếp tục công việc của mình. Ông đã hướng dẫn thành công nhiều luận án tiến sĩ làm về các vấn đề liên quan như vi sinh vật khử amoni, vi khuẩn khử nitrat, vi khuẩn khử nitrit… Ông nói thẳng: Tôi tận dụng tối đa để cho học trò nghiên cứu, có ứng dụng thực tiễn, đã làm thì phải có chất lượng, giống như bản chất của người khu IV: rất tiết kiệm, khoa học, thực tế[9].  

Trên cơ sở chế tạo thành công máy thử nitơ liên kết trong nước sinh hoạt, PGS Trần Văn Nhị cùng các đồng nghiệp đã thay đổi một số chi tiết và cải tiến để tạo ra một loại máy mới với công dụng làm sạch nước biển, phục vụ cho việc nuôi trồng thuỷ sản và chơi cá cảnh biển. Đó là máy lọc nước mặn (NIREF M), lần đầu tiên ra đời tại Việt Nam năm 2004.

Chiếc máy NIREF của PGS Trần Văn Nhị tặng Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam ngày 9-3-2017 thuộc loại cỡ trung bình. Nó được làm bằng inox, hình trụ, đường kính 40cm và chiều cao 56cm, có nắp đậy. Chiếc máy này vốn được một gia đình ở khu chung cư Trung Hòa – Nhân Chính sử dụng khoảng 15 năm (2000 – 2015). Từ khi dùng nước sông Đà, họ không cần đến nó nữa. Với bản tính cần kiệm, ông Nhị đặt vấn đề mua lại nhưng họ đã tặng ông. Sau đó, gia đình ông sử dụng cho đến khi chuyển giao cho Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam.

Với PGS.TSKH Trần Văn Nhị, máy lọc nước NIREF là sản phẩm tâm đắc nhất trong cuộc đời làm khoa học của mình, bởi nó hữu ích cho đời sống của người dân. Trao tặng hiện vật này, ông bày tỏ hy vọng: Thế hệ sau nhìn vào đó để biết, học tập thế hệ trước như chúng tôi đã cố gắng nghiên cứu như thế nào để có một sản phẩm ứng dụng vào thực tiễn cuộc sống[10].

Lưu Thị Thúy