Mo hinh xu ly asen trong nuoc ngam - Dong Thap (1)

Microsoft Word Mo hinh xu ly asen trong nuoc ngam Bao Thanh doc 1 MÔ HÌNH XỬ LÝ ARSEN TRONG NƯỚC NGẦM ÁP DỤNG CHO CẤP NƯỚC TẬP TRUNG TẠI XÃ TÂN LONG, HUYỆN THANH BÌNH TỈNH ĐỒNG THÁP Đặng Ngọc Chánh*,[.]

MƠ HÌNH XỬ LÝ ARSEN TRONG NƯỚC NGẦM ÁP DỤNG CHO CẤP NƯỚC TẬP TRUNG TẠI XÃ TÂN LONG, HUYỆN THANH BÌNH TỈNH ĐỒNG THÁP Đặng Ngọc Chánh*, Nguyễn Trần Bảo Thanh*, Nguyễn Đỗ Quốc Thống* TÓM TẮT Đặt vấn đề: Hiện tượng nước ngầm nhiễm asen có từ lâu không điều tra khuyến cáo kịp thời nên người dân sử dụng cho ăn uống ngày mà khơng ý thức tính nguy hại tiềm tàng đến sức khỏe Vì vậy, tiến hành nghiên cứu: “Xây dựng mơ hình xử lý asen nước ngầm áp dụng cho cấp nước tập trung xã Tân Long, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp” nhằm giảm thiểu tác hại asen cung cấp nguồn nước sạch, an tồn cho người dân với chi phí xử lý thấp Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng mơ hình xử lý nước ngầm ô nhiễm asen áp dụng cho hộ gia đình vùng nơng thơn khu vực đồng sơng Cửu Long Đánh giá hiệu mơ hình xử lý asen áp dụng cho hộ gia đình Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng: Xây dựng mô hình xử lý asen áp dụng thực tế khảo sát đánh giá hiệu mơ hình Chọn xã Tân Long, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp – nơi có trạm cấp nước tập trung 500 người có nguồn nước từ nước giếng bị ô nhiễm asen với hàm lượng 500 ppb Kết nghiên cứu: Đánh giá tiêu lý hóa nước: Mẫu nước giếng khoan sau xử lý có tiêu lý hóa phân tích đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống Bộ Y tế ban hành Đánh giá tiêu kim loại nặng độc chất nước: Hiệu xử lý tiêu kim loại nặng đạt 99%, hiệu xử lý sắt 99,53%, asen 100%; kim loại nặng khác, phenol PAHs khơng có xuất mẫu sau xử lý Kết luận: Mơ hình xử lý asen nước ngầm áp dụng phương pháp oxy hố kết hợp keo tụ tạo bơng, lắng lọc cho kết đánh sau: - Hiệu xử lý tiêu lý hóa 90% Hiệu xử lý loại bỏ sắt hệ thống xử lý 99,53%, đặc biệt hiệu xử lý asen đạt 100% - Chi phí xử lý m3 nước 2.612 đồng.  Từ khóa: mơ hình xử lý asen, asen nước ngầm * Khoa Sức khỏe môi trường, Viện Vệ sinh Y tế Công cộng Tp.HCM Tác giả liên lạc: Ths Đặng Ngọc Chánh ĐT: 0903704532 Email: dangngocchanh@ihph.org.vn ABSTRACT THE MODEL OF PROCESSING ARSEN IN THE UNDERGROUND WATER APPLIED FOR THE WATER SUPPLY AT TAN LONG COMMUNE, THANH BINH DISTRICT, DONG THAP PROVINCE Dang Ngoc Chanh, Nguyen Tran Bao Thanh, Nguyen Do Quoc Thong Background: Arsen-contaminated underground water was a phenomenon that has existed for years but still not be investigated and properly recommended for public, so they still use arsencontaminated underground water without awareness of potential risks from this kind of water supply Therefore, this study was conducted to identify a proper model of processing arsen-contaminated underground water applied for the water supply at Tan Long Commune, Thanh Binh District, Dong Thap Province The findings were used to minimize the harmful effects of arsen and supply clean and safe water for local people with lowest processing cost Objectives: Formulate a proper model of processing arsen-contaminated underground water and apply this model for the rural households in the Mekong Delta area The effectiveness of the model was also assessed in this study Method: This was an applied study in which a model of processing arsen was made and its effectiveness was also assessed The study was conducted at Tan Long Ward, Thanh Binh District, Dong Thap Province, where the water supply that provided water for approximately 500 people contaminated with 500 ppb arsen Results: Assessing the physicochemical parameters: The water samples from the drilling wells, after being processed, had the physicochemical parameters meeting the national technical standards issued by the Ministry of Health Assessing the heavy metal criteria and the toxicants in water: The effectiveness of processing heavy metal, iron and arsen were significant high (over 99%, 99.53%, and 100%, respectively) After processing, there was no existence of heavy metals, phenol and PAHs in the samples Conclusion: The model of processing arsen-contaminated underground water that utilized the oxidization method in combination with flocculation, accumulation and filtering obtained following results: - The effectiveness of processing physicochemical criteria was over 90%, of excluding iron was 99.53%, and of arsen was 100% - The processing cost per 1m3 was 2,612 VND ĐẶT VẤN ĐỀ Theo báo cáo Cục Y tế Dự phòng – Bộ Y tế (2008), Việt Nam số người có nguy mắc bệnh tiếp xúc với asen lên tới 17 triệu người (chiếm 21,5% dân số Việt Nam)(1) Hiện tượng nước ngầm nhiễm asen có từ lâu khơng điều tra khuyến cáo kịp thời nên người dân sử dụng cho ăn uống ngày mà khơng ý thức tính nguy hại tiềm tàng đến sức khỏe Theo nghiên cứu Đỗ Trọng Sự (1997), hàm lượng arsen nước ngầm số vùng miền Bắc 0,001 – 0,32 mg/l số nơi Việt Trì, Hà Nội, Hải Phịng có hàm lượng arsen nước từ 0,014 – 0,034 mg/l(3) Một nghiên cứu khác Lê Hoàng Ninh (2005 - 2006) hợp tác với Unicef cho kết sau: tỉnh Long An có 420 mẫu (8,61%); Đồng Tháp có 369 mẫu (12,47%); An Giang có 545 mẫu (20,18%); Kiên Giang có 115 mẫu (3,79%) có hàm lượng asen vượt mức tiêu chuẩn cho phép 10 ppb(4) Năm 2008, Viện Vệ sinh Y tế Công cộng Tp.HCM phối hợp với Cục YTDP&MT tiến hành nghiên cứu “Ảnh hưởng ô nhiễm asen nước ngầm đến sức khỏe cộng đồng tỉnh Đồng Tháp Tiền Giang” Tại xã Tân Long, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp số mẫu tóc phân tích có hàm lượng asen vượt tiêu chuẩn 108 mẫu chiếm tỷ lệ 48% xã Tân Huề, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp 60 mẫu chiếm tỷ lệ 33%(5) Vì vậy, vấn đề nghiên cứu “Xây dựng mơ hình xử lý asen nước ngầm áp dụng cho cấp nước tập trung xã Tân Long, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp” cần thiết Đề tài thực nhằm góp phần đa dạng hóa phương pháp xử lý asen nước, đồng thời giảm thiểu tác hại asen cung cấp nguồn nước sạch, an toàn cho người dân với chi phí xử lý thấp Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng mơ hình xử lý nước ngầm nhiễm asen áp dụng cho hộ gia đình vùng nơng thôn khu vực đồng sông Cửu Long; Đánh giá hiệu mơ hình xử lý asen áp dụng cho hộ gia đình ĐỐI TƯỢNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Trạm cấp nước tập trung khu vực nơng thơn có nguồn nước ngầm bị nhiễm asen Địa bàn nghiên cứu Chọn xã Tân Long, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp – nơi có trạm cấp nước tập trung 500 người có nguồn nước ngầm bị ô nhiễm asen với hàm lượng 500 ppb (0,5 mg/l) Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng: Xây dựng mơ hình xử lý asen áp dụng thực tế đánh giá hiệu mơ hình Nghiên cứu thử nghiệm phịng thí nghiệm Chọn lựa hóa chất Có nhiều hợp chất oxy hóa lựa chọn sử dụng cho nghiên cứu: Cloramin B, bột Cloramin, clorua vôi, hợp chất chứa clo, KMnO4, oxalic, brom, iod, Sau xem xét tính chất hóa học khả áp dụng thực tế Nhóm nghiên cứu chọn Clorua vơi hợp chất oxy hóa mạnh có khả ổn định pH nước, dễ tìm thị trường Các hợp chất keo tụ thông dụng gồm: phèn nhôm, phèn sắt, PAC, polymer anion, polymer cation, Trong số hợp chất kể trên, phèn PAC có khả keo tụ điều kiện khoảng pH rộng, không ảnh hưởng đến chất lượng nước sau keo tụ Xác định lượng Clorua vôi tối ưu Bảng 1: Kết thử nghiệm xác định lượng Clorua vôi tối ưu Lượng Clorua vôi cần thiết Hàm lượng As (mg) chuẩn (mg/l) 20 25 100 150 0,10 + + + 0,20 + + 0,30 + 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 2,00 Ghi chú: (-): As (III) khơng chuyển hóa thành As (V) (+): As (III) chuyển hóa hồn tồn thành As (V) 200 + + + + + - 300 + + + + + + + + + + + Các thử nghiệm tiến hành lần để khẳng định độ xác Kết thử nghiệm cho thấy, với hàm lượng asen nước từ 0,10 – 2,00 mg/l 300 mg clorua vơi chuyển hóa hồn tồn As (III) thành As (V) hàm lượng clo dư nước sau 10 phút 0,30 mg/l, đáp ứng theo QCVN 01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống Xác định lượng phèn PAC tối ưu Thực thí nghiệm Jartest để xác định lượng phèn tối ưu Bảng 2: Kết thử nghiệm lượng phèn PAC tối ưu Thời gian keo tụ (phút) 20 - Lượng phèn PAC cho vào (mg) 50 100 - 200 + - Dựa vào bảng kết thí nghiệm, chọn lượng phèn PAC cần sử dụng 200 mg (ứng với lít nước).  Khảo sát địa điểm Địa điểm khảo sát: chọn xây dựng mơ hình xử lý asen hộ Nguyễn Văn Minh với quy mơ cấp nước cho gia đình khoảng 20 hộ người dân sử dụng xung quanh xã Tân Long, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp Hộ gia đình cam kết cộng tác thực nội dung nghiên cứu đề tai đưa Hiện trạng: nguồn nước thô dùng cấp nước nước từ giếng khoan bơm lên bể chứa cấp cho hộ dân xung quanh, không qua xử lý Lấy mẫu, phân tích mẫu nước đánh giá trước can thiệp với tiêu phân tích: màu sắc, độ đục, sunfate, pH, độ cứng tổng cộng, clorua, sắt tổng số, số permanganate, amoni, mangan, nitrite, nitrate, nhôm, crom, kẽm, đồng, phenol, asen, chì, cadimi, thủy ngân, PAHs Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước: Áp dụng QCVN 01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống Bộ Y tế ban hành(2) Phương án xây dựng mơ hình xử lý Asen cho trạm cấp nước Kết phân tích mẫu nước giếng khoan trước can thiệp cho thấy, mẫu nước giếng khoan có tiêu: màu sắc, độ đục, hàm lượng sắt tổng số, hàm lượng amoni hàm lượng asen vượt giá trị giới hạn cho phép theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT Cụ thể, hàm lượng asen nguồn nước ngầm khảo sát 0,453 mg/l, vượt tiêu chuẩn cho phép 45,3 lần (Hàm lượng asen nước theo QCVN 01:2009/BYT 0,01 mg/l) Từ kết phân tích mẫu nước trước can thiệp, nhóm nghiên cứu đề phương án xây dựng mơ hình xử lý asen cho trạm cấp nước hộ Nguyễn Văn Minh với sơ đồ công nghệ sau: Nước giếng khoan bị nhiễm Asen Ca(OCl)2 Giàn mưa Bể chứa PAC Bể keo tụ kết hợp lắng Cặn lắng cột lọc áp lực Nước rửa lọc Ghi chú: Nước sau xử lý đạt QCVN 01:2009/BYT Đường nước Đường hóa chất Hình 1: Sơ đồ công nghệ xử lý arsen cho trạm cấp nước tập trung KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN Đánh giá tiêu lý hóa nước Hình 2: Kết đánh giá tiêu pH nước Kết hình cho thấy, mẫu nước giếng khoan có tiêu pH trước sau xử lý khơng có khác biệt, pH nước ổn định, nước có tính trung tính, đạt giá trị giới hạn theo quy định QCVN 01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống Nitrat 0.02 2.11 Nitrit 0 Amoni 0.1 Độ oxy hóa 0.2 0.3 59.5 140 Clorua Trước xử lý 240 22 Cứng 0 Sunphate 10 0.35 Đục 20 Màu 0 50 100 150 200 Hình 3: Đánh giá chất lượng tiêu lý hóa nước 250 Sau xử lý Chỉ tiêu lý hóa khảo sát đánh giá chất lượng nước trước sau xử lý gồm có: màu sắc, độ đục, sunphat, độ cứng tổng cộng, clorua (độ mặn), độ oxy hóa (Chỉ số permanganate), amoni, nitrit nitrat Mẫu nước giếng khoan trước xử lý có tiêu màu sắc, độ đục, hàm lượng amoni lớn giá trị giới hạn Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT Mẫu nước giếng khoan sau xử lý có tiêu lý hóa phân tích đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống Bộ Y tế ban hành 300 100 90 80 70 200 60 150 50 40 100 Hiệu xử lý (%) Hàm lượng (mg/l) 250 30 20 50 10 0 Màu Đục Cứng Clorua Amoni Trước xử lý Sau xử lý Hiệu xử lý Hình 4: Đánh giá hiệu xử lý tiêu lý hóa nước So sánh kết phân tích cho thấy, mẫu nước trước xử lý có tiêu màu sắc, độ đục, amoni có giá trị lớn tiêu chuẩn sau qua hệ thống xử lý giá trị tiêu thấp so với tiêu chuẩn Đồng thời, hệ thống xử lý cịn có khả loại bỏ độ cứng độ mặn nước Hiệu xử lý tiêu lý hóa 90% Cụ thể, hiệu xử lý tiêu màu sắc 100%, độ đục 96,5%, amoni 90,83%, độ cứng 95% độ mặn nước 99,83% Đánh giá tiêu kim loại nặng độc chất nước Mẫu nước giếng khoan trước xử lý có hàm lượng sắt tổng số hàm lượng arsen lớn giá trị giới hạn Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống – QCVN 01:2009/BYT Trong đó, hàm lượng sắt tổng số 4,29 mg/l vượt tiêu chuẩn cho phép đến 14,3 lần Hàm lượng arsen nguồn nước ngầm 0,453 mg/l vượt tiêu chuẩn 45,3 lần (QCVN 01:2009/BYT quy định hàm lượng asen 0,01 mg/l) Các tiêu kim loại nặng khác (Mn, Al, Cr, Zn, Cu, Pb, Cd Hg), phenol PAHs không phát thấy nguồn nước giếng khoan khảo sát 100 90 3.5 80 70 2.5 60 50 1.5 40 30 0.5 20 10 Fe Mn Cr Zn Cu As Pb Cd Hg Phenol PAHs Hiệu xử lý (%) Hàm lượng (mg/l) 4.5 Trước xử lý Sau xử lý Hiệu xử lý Hình 5: Đánh giá chất lượng tiêu kim loại nặng độc chất nước Sau qua hệ thống xử lý, hàm lượng kim loại nặng độc chất nguồn nước xử lý triệt để, hàm lượng sắt nước lại 0,02 mg/l, asen kim loại nặng khác không phát thấy nguồn nước sau xử lý Hiệu xử lý tiêu kim loại nặng đạt 99%, hiệu xử lý sắt 99,53%, asen 100%, kim loại nặng khác, phenol PAHs khơng có xuất mẫu sau xử lý – hoá chất sử dụng cho xử lý nước an toàn Như vậy, nguồn nước giếng khoan sau xử lý đảm bảo an tồn mặt hóa học, thỏa mãn nhu cầu nước ăn uống phục vụ sinh hoạt đối tượng dùng nước, đồng thời có đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khỏe người dân 100 0.45 90 0.4 80 0.35 70 0.3 60 0.25 50 0.2 40 0.15 30 0.1 20 0.05 10 Hàm lượng As Hiệu xử lý Hiệu xử lý (%) Hàm lượng As (mg/l) 0.5 Đầu vào Ngăn Ngăn Ngăn Ngăn Sau lọc nước Hình 6: Đánh giá hiệu xử lý hàm lượng As nước Nguồn nước đầu vào có hàm lượng asen 0,453 mg/l, sau oxy hóa giàn mưa nước dẫn chảy vào ngăn (ngăn châm phèn PAC khuấy trộn) Tại hàm lượng asen đo ngăn 0,40 mg/l Nước sau ngăn tự chảy qua ngăn (hình thành bơng cặn lắng cặn) hàm lượng asen nước ngăn lại 0,25 mg/l hiệu xử lý giai đoạn 44,81% Sau đó, bơng cặn cịn sót lại va vào vách ngăn lắng xuống đáy bể ngăn thứ 3, hàm lượng asen nước ngăn đo 0,10 mg/l, hiệu xử lý ngăn tăng lên 77,92% Nước từ ngăn tiếp tục tự chảy sang ngăn 4, kết kiểm tra hàm lượng asen nước ngăn 0,02 mg/l, lớn giá trị giới hạn cho phép lần Hiệu xử lý giai đoạn 95,58% Nước ngăn bơm qua hệ thống cột lọc áp lực, lấy mẫu nước sau qua hệ thống cột lọc kiểm tra hàm lượng asen, kết cho thấy khơng có diện arsen mẫu nước Hiệu xử lý đạt 100% Hình 7: Mơ hình cơng nghệ xử lý asen cho trạm cấp nước KẾT LUẬN pH nguồn nước ngầm trước sau xử lý mang tính chất trung tính, giá trị pH nước khơng có khác biệt, pHtrước xử lý = 7,70; pHsau xử lý = 7,48 Hiệu xử lý tiêu lý hóa (màu sắc, độ đục, sunphat, độ cứng tổng cộng, clorua (độ mặn), độ oxy hóa (Chỉ số permanganate), amoni, nitrit nitrat) 90% Bên cạnh đó, mơ hình xử lý cịn có khả loại bỏ độ cứng độ mặn nước Cụ thể, hiệu xử lý tiêu màu sắc 100%, độ đục 96,5%, amoni 90,83%, độ cứng 95% độ mặn nước 99,83% Nguồn nước ngầm trước xử lý có tiêu sắt asen lớn giá trị giới hạn QCVN 01:2009/BYT, sau xử lý hàm lượng kim loại xử lý triệt để Đồng thời, kim loại nặng khác (Mn, Al, Cr, Zn, Cu, Pb, Cd Hg), phenol PAHs không phát thấy nguồn nước sau qua hệ thống xử lý Hiệu xử lý loại bỏ sắt hệ thống xử lý 99,53%, đặc biệt hiệu xử lý asen đạt 100% Chi phí xử lý m3 nước 2.612 đồng, giá thành xử lý nước thấp, chấp nhận hộ gia đình nơng thơn TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Y tế (2008), Tình hình nhiễm asen nước ngầm, Hà Nội Bộ Y tế (2009), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống, số QCVN 01:2009/BYT, Hà Nội Đỗ Trọng Sự (1997), Báo cáo trạng ô nhiễm nguồn nước Arsen Hà Nội số vùng phụ cận, Viện nghiên cứu địa chất khoáng sản Lê Hồng Ninh (2006), Khảo sát nhiễm asen nước ngầm tỉnh đồng sông Cửu Long, nhà xuất y học Lê Hoàng Ninh (2010), Ô nhiễm Arsen nước ngầm tỉnh khu vực đồng sông Cửu Long, nhà xuất y học 10 ... supply Therefore, this study was conducted to identify a proper model of processing arsen-contaminated underground water applied for the water supply at Tan Long Commune, Thanh Binh District, Dong. ..ABSTRACT THE MODEL OF PROCESSING ARSEN IN THE UNDERGROUND WATER APPLIED FOR THE WATER SUPPLY AT TAN LONG COMMUNE, THANH BINH DISTRICT, DONG THAP PROVINCE Dang Ngoc Chanh, Nguyen... proper model of processing arsen-contaminated underground water and apply this model for the rural households in the Mekong Delta area The effectiveness of the model was also assessed in this