Nghiên cứu và đánh giá khả năng xử lý sắt và asen trong nước ngầm bằng bể l~

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SẮT VÀ ASEN TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG BỂ LỌC SINH HỌC BIOPHIN Hoàng Văn Hùng 1 , Dương Thị Minh Hòa 2 , Ngô Thanh Xuân 1 (1) Trường Cao đẳng Cộng đồng Lào Cai (2) Khoa Tài Nguyên và Môi Tr[.]

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SẮT VÀ ASEN TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG BỂ LỌC SINH HỌC BIOPHIN Hoàng Văn Hùng1, Dương Thị Minh Hịa2, Ngơ Thanh Xn1 (1) (2) Trường Cao đẳng Cộng đồng Lào Cai Khoa Tài Nguyên Môi Trường, Trường Đại học Nơng Lâm Thái Ngun TĨM TẮT Nghiên cứu đánh giá khả xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học biophin với loại vật liệu lọc khác nhau, gồm: Sỏi cuội, cát thạch anh, than hoạt tính điều vơ cần thiết Mơ hình thí nghiệm tiến hành với công thức vật liệu lọc khác nhau, lớp vật liệu lọc liên tục ngày Kết cho thấy, bể lọc sinh học biophin có khả xử lý nước ngầm có chứa sắt asen Hiệu suất xử lý sắt asen hệ thống thay đổi theo công thức vật liệu lọc khác nhau, xếp thứ tự từ thấp đến cao sau: Sỏi cuội + Cát thạch anh < Than hoạt tính + Cát thạch anh < Sỏi cuội + Than hoạt tính + Cát thạch anh Trong hiệu suất xử lý sắt asen nước ngầm lớp vật liệu Sỏi cuội + Than hoạt tính + Cát thạch anh cao (xử lý sắt đạt 98%, xử lý asen đạt 93%) Từ khóa: Hiệu suất, ô nhiễm nước ngầm, vật liệu lọc, xử lý sắt asen I MỞ ĐẦU Ở Việt Nam, nước ngầm sử dụng trở thành nguồn nước sinh hoạt nhiều cộng đồng dân cư [3] Tuy nhiên, năm gần đây, nhiều nghiên cứu cho thấy nước ngầm có chứa hàm lượng chất như: asen, sắt, mangan, amoni, clo, v.v cao quy chuẩn cho phép, đặc biệt sắt asen [1] Thái Ngun địa phương có nguồn tài ngun khống sản phong phú với 143 mỏ khoáng sản cấp giấy khai thác vào hoạt động [4] Ở khu vực khai thác sử dụng công nghệ lạc hậu, chủ yếu khai thác lộ thiên, biện pháp phục hồi sau khai khoáng chưa hiệu quả, v.v nên môi trường khu vực bị ô nhiễm, đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng, ảnh hưởng trực tiếp đến người sinh vật [4] Xã Hà Thượng, huyện Đại Từ địa phương có nhiều tài ngun khống sản như: thiếc, cao lanh, v.v Cơng nghiệp khai thác khống sản, luyện kim đen, luyện kim mầu, v.v phát triển mạnh, biện pháp xử lý ô nhiễm bảo vệ môi trường lại chưa hiệu [1], nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm nguồn nước ngầm Điều nghiêm trọng 70% số hộ dân xã sử dụng trực tiếp nguồn nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt [4] Trên thực tế, nguồn nước ngầm ô nhiễm sắt asen chưa có biện pháp xử lý triệt để, xử lý đơn giản để loại bỏ sắt có Xử lý nhiễm sắt asen nước ngầm nhu cầu cấp thiết Theo lý thuyết, asen có khả cộng kết tủa với số dạng hợp chất oxit, hydroxit sắt [2] Đây điều kiện thuận lợi để xử lý sắt asen nước ngầm Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, việc nghiên cứu, ứng dụng bể lọc Biophin xử lý ô nhiễm sắt asen nước ngầm xã Hà Thượng điều vô cần thiết Nghiên cứu tập chung đánh giá khả xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học biophin với công thức vật liệu lọc khác II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thu thập liệu, phương pháp bố trí thí nghiệm, phương pháp lấy mẫu phân tích mẫu, phương pháp xử lý số liệu 2.1 Vật liệu bố trí thí nghiệm Cơng thức 2, gồm: Than hoạt tính dạng viên, hình trụ (3 - 3,36 mm), dài - mm, dày 60 cm + Cát thạch anh (0,5 - mm) dày 20 cm Công thức 3, gồm: Sỏi cuội (1 - cm) dày 20 cm + Than hoạt tính dạng viên, hình trụ (3 3,36 mm), dài - mm, dày 40 cm + Cát thạch anh (0,5 - mm) dày 20 cm Cát thạch anh (0,5 - mm) lớp cơng thức, đóng vai trị màng lọc học, giữ lại kết tủa As (V) Fe (III) sau bị oxy hóa hệ vi sinh vật cố định bám dính phát triển bề mặt vật liệu lọc tạo thành lớp màng sinh học (biofilms) Cơ chế: Fe2+ + 2HOH  Fe(OH)2; Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3 (kết tủa): Fe3+ + 3HOH  Fe(OH)3 + 3H+; As3+ + Fe3+  As5+ + Fe2+ Hình Cấu tạo Mơ hình thí nghiệm Mơ hình thí nghiệm gồm: 01 máy bơm nước (1) từ giếng khoan vào cột lọc sinh học; 01 cột lọc sinh học (2) chế tạo từ nhựa PVC có chiều cao 1,5 m, đường kính d = 200 cm; bên có chứa lớp vật liệu lọc (3) cao 80 cm, vật liệu lọc sử dụng gồm: than hoạt tính, cát thạch anh sỏi cuội; 01 thùng chứa nước sau xử lý (5) tích 20 lít hệ thống ống dẫn nước (4) Thí nghiệm bố trí xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên Phịng thí nghiệm Khoa Tài ngun Mơi trường, Trường Đại học Nơng lâm Thái Ngun Cơng thức thí nghiệm Nghiên cứu ảnh hưởng công thức vật liệu lọc khác đến hiệu suất xử lý sắt asen qua công thức: Công thức 1, gồm: Sỏi cuội (1 - cm) dày 60 cm + Cát thạch anh (0,5 - mm) dày 20 cm Fe2+ lại tiếp tục phản ứng với oxy nước tạo Fe3+ kết tủa: Fe2+ + 2HOH  Fe(OH)2; Fe3+ + 3HOH  Fe(OH)3 + 3H+; Fe3+ + As5+  FeAsO4 (Kết tủa) Với nguồn nước đầu vào có hàm lượng sắt asen sau: Bảng Các thông số nước đầu vào TT Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ QCVN 01:2009/BYT Fe mg/l 1,227 0,3 As mg/l 0,034 0,01 2.2 Theo dõi thí nghiệm Thời gian nghiên cứu: từ tháng 01/2013 đến tháng 04/2013 Thí nghiệm làm việc theo chế độ lọc liên tục 05 ngày với công thức vật liệu lọc khác Mẫu nước đầu sau 05 ngày xử lý lấy từ van hệ thống ống dẫn nước ra, phân tích mẫu nước ta có kết xử lý mơ hình thí nghiệm Từ kết thí nghiệm, ta đánh giá khả xử lý nước ngầm nhiễm sắt asen công thức vật liệu lọc khác III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu hiệu suất xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học Biophin sử dụng cơng thức Từ kết phân tích mẫu nước xử lý công thức vật liệu lọc 1, ta kết bảng sau: Bảng Hiệu suất xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học Biophin sử dụng công thức Chỉ tiêu Kết xử lý Hiệu suất Fe 0,565 54 0,3 As 0,016 51 0,01 TT (%) QCVN 01:2009/BYT Qua bảng ta thấy ta thấy, sau ngày lưu nước cột lọc, công thức xử lý lương tương đối nhỏ sắt asen Hiệu xử lý sắt 54%, giảm mức nhiễm xuống cịn 1,8 lần Đối với asen, hiệu xử lý 51% Tuy nhiên, nồng độ sắt asen vượt QCVN 3.2 Nghiên cứu hiệu suất xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học Biophin sử dụng công thức Kết phân tích nước sau xử lý thể bảng sau: Bảng Hiệu suất xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học Biophin sử dụng công thức TT Chỉ tiêu Kết xử lý Fe 0,098 As 0,004 88 0,01 Qua bảng ta thấy, hiệu xử lý sắt asen nước ngầm công thức cao công thức Hiệu xử lý sắt đạt 92%, hiệu xử lý asen đạt 88% Nồng độ sắt asen giảm xuống QCVN 3.3 Nghiên cứu hiệu suất xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học Biophin sử dụng công thức Bảng Hiệu suất xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học Biophin sử dụng công thức TT Chỉ tiêu Kết xử lý Hiệu suất (%) QCVN 01:2009/BYT Fe 0,024 98 0,3 As 0,002 93 0,01 Qua bảng ta thấy rõ hiệu xử lý sắt asen nước ngầm công thức cao Hàm lượng sắt asen giảm đáng kể, hiệu xử lý sắt đạt 98%, hiệu xử lý asen đạt 93% IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận Qua kết phân tích ta thấy, khả xử lý nước ngầm nhiễm sắt asen bể lọc sinh học Biophin đạt hiệu cao, nước ngầm sau xử lý đạt quy chuẩn cho phép QCVN 01:2009/BYT, đạt hiệu cao sử dụng công thức vật liệu lọc gồm lớp: Sỏi cuội (1 - cm) dày 20 cm + Than hoạt tính dạng viên, hình trụ (3 - 3,36 mm), dài - mm, dày 40 cm + Cát thạch anh (0,5 - mm) dày 20 cm 4.2 Kiến nghị Hiệu suất (%) QCVN 01:2009/BYT 92 0,3 Đề nghị cho nhân rộng mơ hình ứng dụng bể lọc sinh học Biophin để xử lý sắt asen nước ngầm khu vực bị ô nhiễm 2 Tăng cường công tác kiểm soát, tiến hành nghiên cứu trạng ô nhiễm sắt asen vùng có nguy cao nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến cộng đồng giải pháp phòng ngừa, Hà Nội Lê Huy Bá (2009) Độc học môi trường Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Trần Hữu Hoan (2000) Asen nước uống giải pháp phòng chống Báo cáo Hội thảo trạng chất lượng nước ngầm địa bàn Hà nội Bộ KH&ĐT Trần Thị Phả, Đặng Văn Minh, Hoàng Văn Hùng, Đàm Xuân Vận (2013) Nghiên cứu khả xử lý kim loại nặng Sậy (Phragmites australia) đất sau khai thác mỏ sắt Trai Cau, huyện Đồng Hỷ mỏ thiếc Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên Tạp chí Nơng nghiệp PTNT 9: 66-74 Ngồi phương án xây bể Biophin bê-tơng nhựa PVC, sử dụng vật dụng sẵn có để xây dựng bể Biophin cho hộ gia đình nhằm tiết kiệm chi phí như: tận dụng thùng phuy, xơ nhựa dung tích lớn, v.v để làm cột lọc TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Văn Ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh (2000) Một số đặc điểm phân bố asen tự nhiên vấn đề ô nhiễm asen tự nhiên vấn đề ô nhiễm asen môi trường Việt Nam Hội thảo quốc tế ô SUMMARY ARSENIC AND IRON TREATMENT RESEARCH IN GROUNDWATER BY BIOPHIN FILTER Hoang Van Hung1, Duong Thi Minh Hoa2, Ngo Thanh Xuan1 (1) (2) Lao Cai Community College Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Research on adsorption capacity of iron and arsenic in the groundwater by biophin filter with other filter materials, include: gravel, quartz sand, activated carbon is really essential System working in test mode filter for days then replaces layers with different filter materials Results showed that, biophin filters capable of handling groundwater containing iron and arsenic Processing performance iron and arsenic varies follow formula different filter materials, sort them from low to high as follows: Quartz sand + gravel < Activated Carbon + Quartz sand < Gravel + Activated carbon + Quartz sand In particular processor performance iron and arsenic in groundwater by gravel + Activated Carbon + Quartz sand is highest (98% processing iron, arsenic removal of 93%) Keywords: Contamination of groundwater, handling iron and arsenic, filter materials, performance .Địa liên hệ: Hoàng Văn Hùng: Trường Cao đẳng Cộng đồng Lào Cai Điện thoại: 0989.372.386 Email: hvhungtn74@yahoo.com ... xử lý lương tương đối nhỏ sắt asen Hiệu xử lý sắt 54%, giảm mức nhiễm xuống cịn 1,8 lần Đối với asen, hiệu xử lý 51% Tuy nhiên, nồng độ sắt asen vượt QCVN 3.2 Nghiên cứu hiệu suất xử lý sắt asen. .. xử lý sắt asen nước ngầm công thức cao Hàm lượng sắt asen giảm đáng kể, hiệu xử lý sắt đạt 98%, hiệu xử lý asen đạt 93% IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận Qua kết phân tích ta thấy, khả xử lý. .. Nghiên cứu hiệu suất xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học Biophin sử dụng công thức Bảng Hiệu suất xử lý sắt asen nước ngầm bể lọc sinh học Biophin sử dụng công thức TT Chỉ tiêu Kết xử lý Hiệu