Kỹ thuật xử lý nước cấp-Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG ?&@ TIỂU LUẬN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP Đề tài: Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Ảnh hưởng của kim loại nặng trong nước ngầm đối với sức khỏe của con người Bảng 2.2. Quy chuẩn chất lượng nước ngầm (QCVN 09 : 2008/BTNMT) Bảng 2.3. Tiêu chuẩn của Bộ Y Tế về giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong nước ăn uống. DANH MỤC HÌNH Hình P2.1. Các nguồn gây ô nhiễm nước ngầm CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nước mặt nước mưa…nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét, hay hàng trăm mét. Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn là nguồn nước được ưa thích. Bởi vì, các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp. Nhưng ngày nay, tình trạng ô nhiễm và suy thái nước ngầm đang phổ biến ở các khu vưc đô thị và các thành phố lớn trên TG. Không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người dã bị ô nhiễm bởi các hợ chất hữu cơ khó phân hủy, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các chất độc hại như kiêm loại nặng. Nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước ngầm các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng sản. Ở tầng nước sâu hơn, từ 18 đến 20m thì nước ngầm ít bị ảnh hưởng nhưng đôi khi bị nhiễm mặn nên cũng không thể sử dụng được. Vì thế hơn ở đâu hết, khát khao được dùng nguồn nước sạch là cấp thiết to lớn nhất. Vì vậy cần phải tiến hành đồng bộ các công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm nguồn nước mặt, quan trắc thường xuyên trữ và chất lượng nước ngầm. Bảo vệ tài nguyên nguồn nước, xử lý kim loại nặng trong nước ngầm là vô cùng cấp thiết nên chúng em chọn đề tài “ Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm” 1.2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định một số kim loại nặng trong nước ngầm, nêu lên ảnh hưởng của kim loại trong nước ngầm đối với môi trường và sức khỏe của con người 1.3. Nội dung nghiên cứu Tìm hiểu và đưa ra phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước ngầm từ đó rút ra những đề xuất có hiệu quả nhất. 1.4. Phạm vi nghiên cứu Chỉ áp dụng các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước ngầm. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG 2.1. Nước ngầm và sự ô nhiễm nước ngầm. Khái niệm Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cát bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người. Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nước ngầm tầng mặt thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần và mực nước biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước. Theo không gian phân bố, một lớp nước ngầm tầng sâu thường có ba vùng chức năng: Vùng thu nhận nước. Vùng chuyển tải nước. Vùng khai thác nước có áp. Khoảng cách giữa vùng thu nhận và vùng khai thác nước thường khá xa, từ vài chục đến vài trăm km. Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có áp lực. Đây là loại nước ngầm có chất lượng tốt và lưu lượng ổn định. Trong các khu vực phát triển đá cacbonat thường tồn tại loại nước ngầm caxtơ di chuyển theo các khe nứt caxtơ. Trong các dải cồn cát vùng ven biển thường có các thấu kính nước ngọt nằm trên mực nước biển. Sự ô nhiễm nước ngầm Nước ngầm là nguồn nước quan trọng nhất. Tại các khu đô thị việc chọn vị trí đổ chất thải hoặc bể phốt làm không tốt nên chất độc cũng như các tác nhân gây bệnh có thể ngấm vào nguồn nước ngầm. Cạnh đó nếu các loại dầu máy thải, chất tẩy rửa từ các hộ gia đình hoặc thuốc bảo vệ thực vật, phân hóa học dùng trong nông nghiệp cũng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Hình 2.1. Các nguồn gây ô nhiễm nước ngầm. Do sự di chuyển của nước ngầm rất chậm nên sự nhiễm chất độc có thời gian tích tụ rất dài, thậm chí sau nhiều năm mới thâm nhập vào nguồn nước ăn . Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp hất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều hất bẩn và luợng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất. Ngoài ra, nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người. Các chất thải của con người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hoá học…Tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ. Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng dân cư trên thế giới. Do vậy, ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường sống của con người. Các tác nhân gây ô nhiễm và suy thoái nước ngầm bao gồm: Các tác nhân tự nhiên như nhiễm mặn, nhiễm phèn, hàm lượng Fe, Mn và một số kim loại khác. Các tác nhân nhân tạo như nồng độ kim loại nặng cao, hàm lượng NO3-, NO2-, NH4+, PO43- v.v... vượt tiêu chuẩn cho phép, ô nhiễm bởi vi sinh vật. Suy thoái trữ lượng nước ngầm biểu hiện bởi giảm công suất khai thác, hạ thấp mực nước ngầm, lún đất. Ngày nay, tình trạng ô nhiễm và suy thoái nước ngầm đang phổ biến ở các khu vực đô thị và các thành phố lớn trên thế giới. Để hạn chế tác động ô nhiễm và suy thoái nước ngầm cần phải tiến hành đồng bộ các công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm các nguồn nước mặt, quan trắc thường xuyên trữ lượng và chất lượng nước ngầm 2.2. Nguồn gốc kim loại nặng trong nước ngầm Kim loại nặng là những kim loại có phân tử lượng lớn hơn 52(g) bao gồm một số loại như As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Se, Zn….. chúng có nguồn gốc từ các nguồn nước thải trong công nghiệp, nông nghiệp cũng như trong tự nhiên VD: cadimi có nguồn gốc từ chất thải công nghiệp,trong chất thải khi khai thác quặng.crôm trong mạ kim loại nước thải của sản phẩm gốc crôm hay chì trong công nghiệp than ,dầu mỏ. Thuỷ ngân trong chất thải công nghiệp khai thác khoáng sản, thuốc trừ sâu. - Kim loại nặng có nhiều trong nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng của khu vực và chiều sâu địa tầng nơi khai thác nước. - Thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và thường tích lũy trong cơ thể chúng. Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật. Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng sản. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong nước. Trong một số trường hợp, xuất hiện hiện tượng cá và thuỷ sinh vật chết hàng loạt. Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầuNước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành phần môi trường liên quan khác. Để hạn chế ô nhiễm nước, cần phải tăng cường biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, quản lý tốt vật nuôi trong môi trường có nguy cơ bị ô nhiễm như nuôi cá, trồng rau bằng nguồn nước thải. 2.3. Các dạng tồn tại của kim loại nặng trong nước ngầm. Hầu hết các kim loại nặng như Pb, Hg, Cd, As, Cu, Zn, Fe, Cr, Co, Mn, Se, Mo... tồn tại trong nước ở dạng ion. * Sắt (Fe) Trong nước ngầm sắt thường tồn tại ở dạng ion, muối Fe2+ của sắt có hóa trị (II) là thành phần của các muối hòa tan như là: Fe(HCO3)2, FeSO4… hàm lượng sắt trong nước ngầm thường cao vá phân bố không đều trong các lớp trầm tích dưới đất đá sâu. - Các hợp chất vô cơ hóa trị (II)của ion sắt FeS, FeSO4, Fe(HCO3)2, Fe(OH)2, FeCO3.v.v. - Các hợp chất vô cơ của ion sắt hóa trị III: + FeCl3, Fe(OH)3…Trong đó Fe(OH)3 là chất keo tụ dễ lắng đọng trong các bể lắng và bể lọc. - Các phức chất vô cơ của ion sắt với Silicat, photphat FeSiO(OH)3+3). + Các phức chất hữu cơ của ion sắt với axit humic, funvic.. + Các ion sắt hòa tan Fe(OH)2, Fe(OH)3 tồn tại tùy thuộc vào giá trị thế oxy hóa khử và pH của môi trường. * Chì(Pb): - Pb tồn tại ở hai dạng ion có hóa trị +2 và +4. - Dạng tồn tại của Pb trong nước ngầm là dạng có hóa trị 2. * Thủy ngân (Hg) - Trong nước ngầm thủy ngân có thể tồn tại ở dạng kim loại hoặc hóa trị 2. - Trong môi trường nước: + Giàu oxi chủ yếu ở dạng hóa trị 2. + Ít oxi và pH >5 thì tồn tại ở dạng kim loại. * Asen (As): - Asen là nguyên tố bán dẫn, tồn tại ở nhiều dạng thù hình khác nhau.Hàm lượng Asen trong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa. Asen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H3AsO4-1 (trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO4-2 (trong môi trường kiềm). Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếu trong môi trường oxi hóa-khử yếu. Các hợp chất của Asen với Na có tính hòa tan rất cao. Những muối của Asen với Ca, Mg và các hợp chất Asen hữu cơ trong môi trường pH gần trung tính, nghèo Ca thì độ hòa tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là Asen-axit fulvic thì rất bền vững, có xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ Asen-axit fulvic. - Trong nước chứa nhiều oxi, Asen tồn tại ở hóa trị (V), rất hiếm ở dạng Asenat(III). Trong nước chứa ít oxi (giếng ngầm, sâu) Asen tồn tại ở dạng asenat(III) và Asen kim loại. * Crom (Cr): - Crom tồn tại ở hóa trị 6 và hóa trị 3. - Cr(III) còn có thể kết tủa ở dạng hyđroxit, thường ở dạng dung dịch rắn với sắt (III) hyđroxit, dạng hóa học thông thường nhất là Cr(VI) tan nhiều trong nước và ít bị hấp phụ lên bề mặt kết lắng. Cr(III) còn có thể kết tủa ở dạng hyđroxit, thường ở dạng dung dịch rắn với sắt (III) hyđroxit. -Crom VI (hóa trị 6) độc hơn Cr III (hóa trị 3). * Mangan(Mn) Mangan cũng là nguyên tố hay gặp trong nước ngầm, thường cùng tồn tại với sắt. Trong đất đá chúng thường tồn tại ở dạng ít tan, được chuyển hóa thành dạng tan do phản ứng khử và vi sinh vật thâm nhập vào nước ngầm. Nồng độ Mangan tan trong nước ngầm có thể đạt tới hàm lượng vài mg/l. 2.4. Ảnh hưởng của kim loại nặng trong nước ngầm đến môi trường và con người Trong nước ngầm có chứa các yếu tố độc hại, nếu không được xử lý, các chất độc hại sẽ tác động trực tiếp đến các nguồn nước mà nó tiếp xúc; gây độc môi trường sinh sống của động vật thủy sinh và thực vật, gây độc trực tiếp lên cơ thể sinh vật và thông qua nước sinh hoạt, thực phẩm gây tác động xấu đến con người. * Đối với con người Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới sức khỏe con người cụ thể qua bảng sau: Bảng 2.1. Ảnh hưởng của kim loại nặng trong nước ngầm đối với sức khỏe của con người Độc tố kim loại nặng Mức độ nguy hại Triệu chứng/ Hậu quả Asen (III) XXXXX Nguy hại cho da, hệ thống tim mạch và thậm chí gây ung thư sau 3 – 5 năm. Arsenate –Asen (V) X Chì - Pb X - Trẻ em: chậm phát triển về thể chất, trí tuệ và tinh thần. - Người lớn: gây hại thận, tim mạch và nội tạng. Cadium – Cd XXX - Ngắn hạn: gây tiêu chảy, tổn thương gan. - Lâu dài: gây bệnh thận, và tim mạch, nội tạng. Nicken - Ni XX - Dài hạn: giảm cân, hại tim, phổi gan. Selenium - Se XX - Rụng tóc, móng ngón tay, chân và vấn đề về tim mạch. Antimony -Sb XX - Tăng Cholesterol trong máu và giảm đường huyết. Bari - Ba XX - Tăng huyết áp. Syanua XX - Nguy hại về hệ thần kinh. Crom - Cr XX - Gây dị ứng, mẩn ngứa. Mangan - Mn X - Chuyển màu nước từ nâu đen, gây cặn đen và vị tanh. Sắt – Fe X - Màu cam đỏ trong nước có váng sắt, vị tanh. Flo - F X - Gây xỉn răng, ố vàng. Đồng – Cu X - Vị tanh, váng màu xanh. Thủy ngân - Hg X - Gây xỉn da, chấm nâu trong lòng trắng mắt. Nhôm - Al X -Nước đổi màu, vị tanh. Kẽm – Zn X - Vị tanh. Sinh vật có mặt trong môi trường nước ở nhiều dạng khác nhau. Bên cạnh các sinh vật có ích có nhiều nhóm vi sinh vật gây bệnh hoặc truyền bệnh cho người và sinh vật. Đáng chú ý nhất là các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn, và ký sinh trùng gây bệnh như các loại ký sinh trùng gây bệnh tả, lỵ, thương hàn, sốt rét, siêu vi khuẩn viêm gan B, siêu vi khuẩn viêm não Nhật Bản, trứng giun.v.v… * Đối với môi trường Làm suy thoái nguồn tài nguyên nước ngầm, gây độc môi trường sinh sống của động vật thủy sinh và thực vật, ảnh hưởng trực tiếp lên cơ thể sinh vật. 2.5. Quy chuẩn kim loại nặng trong nước ngầm Bảng 2.2. Quy chuẩn chất lượng nước ngầm (QCVN 09 : 2008/BTNMT) TT Thông s ố Đơn vị Giá trị giới hạn 1 pH - 5,5 - 8,5 2 Độ cứng (tính theo CaCO 3) mg/l 500 3 Chất rắn tổng số mg/l 1500 4 COD (KMnO 4) mg/l 4 5 Amôni (tính theo N) mg/l 0,1 6 Clorua (Cl -) mg/l 250 7 Florua (F -) mg/l 1,0 8 Nitrit (NO -2) (tính theo N) mg/l 1,0 9 Nitrat (NO -3) (tính theo N) mg/l 15 10 Sulfat (S O42-) mg/l 400 11 Xianua (CN -) mg/l 0,01 12 Phenol mg/l 0,001 13 Asen (As) mg/l 0,05 14 Cadimi (Cd) mg/l 0,005 15 Chì (Pb) mg/l 0,01 16 Crom VI (Cr 6+) mg/l 0,05 17 Đồng (Cu) mg/l 1,0 18 Kẽm (Zn) mg/l 3,0 19 Mangan (Mn) mg/l 0,5 20 Thuỷ ngân (Hg) mg/l 0,001 21 Sắt (Fe) mg/l 5 22 Selen (Se) mg/l 0,01 23 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 24 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 25 E - Coli MPN/ 100ml Không phát hiện thấy 26 Coliform MPN/ 100ml 3 Bảng 2.3. Tiêu chuẩn của Bộ Y Tế về giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong nước ăn uống. Stt Chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn 1 Amoni, tính theo NH4- mg/l 1.5 2 Antimon mg/l 0.005 3 Asen mg/l 0.01 4 Bari mg/l 0.7 5 Cadimi mg/l 0.003 6 Crom mg/l 0.05 7 Đồng mg/l 2 8 Florua mg/l 0.7 – 1.5 9 Sắt mg/l 0.5 10 Chì mg/l 0.01 11 Mangan mg/l 0.5 12 Thủy ngân mg/l 0.001 13 Molybden mg/l 0.07 14 Nicken mg/l 0.02 15 Selen mg/l 0.01 CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC NGẦM Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước ngầm, tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhu cầu cấp nước, tiêu chuẩn dùng nước, đặc điểm của nguồn nước ngầm, các điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội…mà chúng ta sẽ lựa chọn công nghệ xử lý nước ngầm sao cho phù hợp. 3.1. Các phương pháp xử lý * Phương pháp vật lý. Quá trình Mục đích - Làm thoáng - Lấy oxy từ không khí để oxy hoá Fe và Mn hoá trị II hoà tan trong nước - Khử khí CO2 nâng cao pH của nước để đẩy nhanh quá trình oxy hoá và thuỷ phân sắt, Mangan trong dây chuyền công nghệ khử Sắt và Mangan. - Làm giàu oxy để tăng thế oxy hoá khử của nước, khử các chất bẩn ở dạng khí hoà tan trong nước - Quá trình lắng Loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn và bông cặn có khả năng lắng với tốc độ kinh tế cho phép, làm giảm lượng vi trùng và vi khuẩn Quá trình lọc Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng, nhưng có khả năng dính kết lên bề mặt hạt lọc. * Phương pháp hóa học và hóa lý Các quá trình Quá trình Mục đích - Clo hoá sơ bộ Oxy hoá sắt và mangan hoà tan ở dạng các phức chất hữu cơ. - Loại trừ rong, rêu, tảo phất triển trên thành các bể trộn, tạo bông cặn và bể lắng, bể lọc. - Trung hoà lượng Ammoniac dư, diệt các vi khuẩn tiết ra chất nhầy trên mặt lớp các lọc. - Quá trình khuấy trộn hoá chất Phân tán nhanh, đều phèn và các hoá chất khác vào nước cần xử lý - Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn Tạo điều kiện và thực hiện quá trình dính kết các hạt căn keo phân tán thành bông cặn có khả năng lắng và lọc với tốc độ kinh tế cho phép. Hấp thụ và hấp thụ bằng than hoạt tính Khử mùi, vị, màu của nước sau khi dùng phương pháp xử lý truyền thống không đạt yêu cầu. Flo hoá nước Nâng cao hàm lượng Flo trong nước đến 0,6 — 0,9 mg/l để bảo vệ men răng và xương cho người dùng nước. Khử trùng nước Tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng còn lại trong nước sau bể lọc. Ổn định nước Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo vệ cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt trong thành ống dẫn để bảo vệ ống và phụ tùng trên ống. Làm mềm nước Khử ra khỏi nước các ion Ca2+ và Mg2+ đến nồng độ yêu cầu. Khử muối Khử ra khỏi nước các cation và anion của các muối hoà tan đến nồng độ yêu Việc xử lý kim loại nặng trong nước ngầm bằng phương pháp hóa lý – hóa học và phương pháp vật lý là phù hợp nhất vì các quá trình xử lý đạt hiệu quả cao, do hàm lượng kim loại nặng trong nước ngầm không lớn mặc khác kim loại nặng rất khó xử lý bằng phương pháp khác vì nó rất khó bị oxy hóa. Việc xử lý kim loại nặng chỉ có thể làm giảm hàm lượng của nó đến mức cho phép bằng cách thực hiện trao đổi ion hoặc keo tụ 3.2. Giới thiệu một số phương pháp khử kim loại trong nước ngầm 3.2.1. Khử Asen Có 7 giải pháp xử lý Asen chủ yếu đó là: Kết tủa/ Lắng Keo tụ/ Lắng Lọc Tạo Sử dụng năng lượng ánh sáng Mặt trời Hấp phụ Oxy hóa Lọc màng a). Tạo kết tủa Dùng hóa chất, tạo các chất kết tủa nhờ các phản ứng hóa học với các ion tan trong dung dịch. Sắt thường tồn tại trong nước ngầm dạng hydrocarbonat hòa tan, khi gặp oxy, sẽ làm cho As có trong nước kết hợp và lắng xuống đáy cùng với sắt. Hiệu suất khử As khoảng 50%. b). Keo tụ Bao gồm các phản ứng hóa học, quá trình hình thành các bông keo tụ, phá vỡ độ bền vững hợp thể của các chất bẩn, sự dính kết và tăng kích thước của các hạt chất bẩn trong nước cần xử lý. Công nghệ thường sử dụng là: bổ sung thêm chất keo tụ, như các muối của sắt hoặc nhôm, có thể oxy hóa sơ bộ và điều chỉnh pH. c). Lắng Tách pha rắn và pha lỏng nhờ tác dụng của trọng lực. Sử dụng kết hợp với tạo kết tủa và lắng. d). Hấp phụ As có thể được hấp phụ lên bề mặt của các vật liệu dạng hạt, hạt sét hay vật liệu gôc xellulo như: than hoạt tính, các hợp chất oxyt sắt, oxyt titan; oxyt silic; sét khoáng(cao lanh, bentonite,…) bauxite; hematitefelspat; nhựa tổng hợp trao đổi anion; than xương; cát bọc một lớp oxyt sắt hoặc đioxyt Mangan MnO2; các vật liệu xenllulo (mùn cưa, bột giấy). Hiệu suất xử lý của từng loại vật liệu còn phụ thuộc vào việc sử dụng các chất oxy hóa hỗ trợ quá trình hấp phụ As. e). Oxy hóa Là phương pháp tương đối đơn giản, đưa oxy tác dụng và chiếm lấy điện tử trong nguyên tử của chất phản ứng. Làm thoáng bằng cách sục không khí vào nước, có thể oxy hóa As và sắt có trong nước, tạo chất kết tủa FeAsO4. Phản ứng oxy hóa quang hợp là phản ứng oxy hóa xảy ra trong hệ thống hóa hóa học nhờ năng lượng bức xạ. f). Oxy hóa và loại As bằng năng lượng Mặt trời (SORAS) Sử dụng phản ứng oxy hóa quang hóa As+3 thành As+5 nhờ ánh sáng mặt trời,sau đó tách As+5 ra khỏi nước nhờ hấp phụ bằng các hạt Fe+3. Phản ứng oxy hóa quang hóa đươc tăng cường hiệu suất nhờ nhỏ thêm vài giọt chanh hoặc nước vôi đặc,giúp quá trình tạo bông keo Fe+3. SORAS có hiệu quả khi hàm lượng sắt trong nước ngầm ít nhất 3mg/l. Cường độ bức xạ UV_A50 Wh/m2. g). Chưng cất bằng năng lượng Mặt trời Sử dụng năng lượng Mặt trời để bốc hơi nước, sau đó cho nước ngưng tụ lại.quá trình bay hơi và ngưng tụ nước sẽ tách tất cả các chất, trong đó có cả As ra khỏi nước. h). Lọc màng Sử dung màng bán thấm, chỉ cho phép nước và một số chất hòa tan đi qua,để làm sạch nước. Nó vó thể tách bất cứ loại chất rắn hòa tan nào ra khỏi nước, kể cả As.Tuy nhiên phương pháp này đắc. Có nhiều loại màng lọc được sử dụng như vi lọc, thẩm thấu ng ược, điện thẩm tách, siêu lọc và lọc nano. * Ngoài ra còn có những mô hình xử lý Asen (xử lý được 80% - 95% hàm lượng Asen trong nước ngầm) như: - Mô hình loại bỏ Asen kết hợp sắt bằng bể lọc của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường; - Mô hình xử lý Asen bằng cát/đá ong của Quỹ Liên; - Mô hình loại bỏ Asen trong nước ăn uống bằng vật liệu mới NC-F20 của Viện Hóa học; - Mô hình xử lý Asen bằng sắt non của Trung tâm công nghệ tài nguyên nước; - Mô hình xử lý Asen bằng ôxi hóa và kết tủa của Trường ĐH Khoa học tự nhiên Hà Nội; * Cần tiến hành điều tra bài bản, cụ thể, đưa ra những đánh giá xác thực về ô nhiễm As trong nước ngầm, làm cơ sở cho việc nghiên cứu và đề xuất những giải pháp công nghệ phù hợp xử lý ô nhiễm As. KẾT LUẬN Tóm lại, công cuộc Công nghiệp hoá được gắn với tình trạng ô nhiễm gia tăng. Ô nhiễm do kim loại nặng trong nước ngầm là một mối đe doạ nghiêm trọng đối với sức khoẻ nhân dân và sự an toàn của hệ sinh thái. Các chất thải sản xuất, chất thải sinh hoạt của người và động vật, phân bón hóa học... ồ ạt đưa vào môi trường, theo thời gian ngấm vào lòng đất, tích tụ dần và gây ô nhiễm nguồn nước. Rất nhiều nguồn nước ngầm hiện nay bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, vi trùng gây bệnh, kim loại nặng trong đất, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và không loại trừ các chất phóng xạ. Việc xử lý nước ngầm khác nhau trước khi đưa vào sử dụng, tùy vào đặc thù nguồn nước, nhu cầu cấp nước, tiêu chuẩn chất lượng và điều kiện sinh hoạt mà lựa chọn kỹ thuật xử lý phù hợp. Để xử lý kim loại nặng trong nước ngầm đạt hiệu quả cao hơn nữa chúng em có những kiến nghị: * Để lựa chọn công nghệ xử lí phù hợp, phải kết hợp các điều kiện cụ thể của mỗi địa phương như: - Loại nguồn nước, khả năng khai thác và cung cấp nước từ các nguồn khác nhau - Điều kiện địa chất, thủy văn. Khí tượng, vị trí địa lí… - Loại đối tượng sử dụng nước,qui mô công suất trạm cấp nước. - Chất lượng nước nguồn,yêu cầu chất lượng nươc cấp. - Nguồn gốc quy mô, mức độ ô nhiễm. - Công nghệ, thiết bị xử lý hiện có. - Mật độ dân cư, tập quán sinh hoạt và sử dụng nước. - Khả năng tài chính, hình thức tham gia của cộng đồng cư dân. - Khả năng sử dụng nguyên vật liệu, năng lượng ,.. tại địa phương. *Các tiêu chí lựa chọn công nghệ phù hợp - Chất lượng nước sau sử lý phải đạt yêu cầu sử dụng - Công nghệ đơn giản - Giá thành thấp - Không sử dụng hoặc yêu cầu điện năng tối thiểu - Có khả năng áp dụng cho các loại nguồn nước khác nhau, công suất cấp nước, qui mô phục vụ khác nhau. - Sử dụng được các nguyên vật liệu, nhân công địa phương. - Được cộng đồng chấp nhận. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TS. Trịnh Xuân Lai “ Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và Công nghiệp”. 2. Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường “ Sổ tay xử lý nước” NXB Xây Dựng, 2006. 3. Nguyễn Thị Thu Thủy, “ Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và Công nghiệp. NXB KHKT, 8- 2008. 4. www.google.com