Đánh giá mức độ ô nhiễm của các hợp chất nitơ và sắt trong nước ngầm tại xã bình phú, huyện thạch thất, thành phố hà nội

LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập trƣờng đến hồn thành khóa luận, em nhận đƣợc nhiều quan tâm, giúp đỡ q thầy cơ, gia đình bạn bè Với lịng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa toàn thể quý thầy cô Khoa QLTNR & MT- Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam tận tình giúp đỡ để em hồn thành khóa học đặc biệt khóa luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS Bùi Văn Năng định hƣớng, dẫn tận tình tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian làm khóa luận Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Ủy ban nhân dân xã Bình Phúhuyện Thạch Thất – Thành phố Hà Nội hộ gia đình địa phƣơng tạo điều kiện thuận lợi cung cấp số liệu cho em hoàn thành đợt thực tập tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân tồn thể bạn bè động viên, giúp đỡ em suốt trình học tập Mặc dù thân có nhiều cố gắng, xong thời gian lực có hạn nên khóa luận khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc đóng góp, nhận xét quý thầy giáo bạn bè để khóa luận em đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2017 Sinh viên Trần Xuân Động TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận: “Đánh giá mức độ nhiễm hợp chất nitơ sắt nước ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội” Sinh viên thực hiện: Trần Xuân Động Giáo viên hƣớng dẫn: ThS Bùi Văn Năng Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung Góp phần bảo vệ chất lƣợng nƣớc ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội Mục tiêu cụ thể Đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm hợp chất nitơ sắt nƣớc ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội Đề xuất đƣợc giải pháp xử lý hợp chất nitơ sắt nƣớc ngầm phù hợp cho cộng đồng dân cƣ khu vực nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu thực trạng sử dụng nƣớc ngầm xã Bính Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội Đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm hợp chất nitơ sắt nƣớc ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội Lựa chọn giải pháp xử lý nƣớc ngầm phù hợp cho cộng đồng xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội Kết a Khảo sát trạng sử dụng nƣớc ngầm xã Bình Phú  Tồn xã có khoảng 90% hộ gia đình sử dụng nƣớc ngầm, khoảng 80% hộ sử dụng giếng khoan, 10% số hộ sử dụng giếng khơi 10% lại sử dụng nƣớc máy phục vụ cho mục đích sinh hoạt;  Qua khảo sát số hộ gia đình 80% số hộ gia đình sử dụng nƣớc ngầm cho mục đích sinh hoạt, 20% số hộ gia đình sử dụng nƣớc cho mục đích nơng nghiệp b So sánh đánh giá sơ chất lƣợng nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu  Đánh giá đƣợc chất lƣợng nƣớc ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT QCVN 02:2009/BYT: số mẫu nghiên cứu thông số nhƣ amoni (NH 4+), sắt (Fe) vƣợt quy chuẩn cho phép mẫu nghiên cứu thông số nhƣ tổng chất rắn hòa tan (TDS), nitrite (NO2-), Nitrate (NO3-), độ dẫn nằm quy định cho phép c Lập đƣợc đồ phân bố không gian chất ô nhiễm tiêu amoni (NH4+) sắt (Fe) Kết trình khảo sát thực nghiệm cho thấy hầu hết tiêu amoni sắt đƣợc phân bố không đồng d Đánh giá đƣợc hiệu suất xử lý nƣớc hạt trao đổi ion CG8 Kết xử lý nƣớc hạt trao đổi ion CG8 cho thấy khả xử lý đạt đƣợc hiệu suất cao lần xử lý đầu tiên, lần xử lý hiệu suất giảm dần e Đề xuất biện pháp làm giảm thiểu ô nhiễm chất lƣợng nƣớc ngầm địa bàn xã MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DANH MỤC BẢNG ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nƣớc ngầm 1.1.1 Khái niệm nƣớc ngầm 1.1.2 Sự hình thành nƣớc ngầm 1.1.3 Đặc điểm nƣớc ngầm 1.1.4 Nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc ngầm 1.1.4.1 Khái niệm ô nhiễm nƣớc 1.1.4.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc ngầm 1.1.5 Tác nhân gây ô nhiễm tầng nƣớc ngầm 1.2 Tính chất hóa lý hợp chất nitơ chu trình chuyển hóa nitơ môi trƣờng 1.2.1 Chu trình chuyển hóa nitơ mơi trƣờng 1.2.2.2 Nitrit [4], [10] 1.2.2.3 Nitrat [5], [6], [8] 10 1.3 Hiện trạng ô nhiễm nƣớc ngầm hợp chất nitơ 12 1.3.1 Sự tồn hợp chất Nitơ nƣớc [13] 12 1.3.2 Nguồn gốc nhiễm có mặt hợp chất nitơ nƣớc ngầm Việt Nam 12 1.3.3 Hiện trạng mức độ ô nhiễm hợp chất nitơ nƣớc ngầm Việt Nam 14 1.3.3.1 Hiện trạng ô nhiễm amoni, nitrite, nitrate nƣớc ngầm 14 1.4 Hiện trạng chất lƣợng nƣớc ngầm xã Bình Phú, Thạch Thất, TP.Hà Nội 18 1.4.1 Độc tính ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời amoni, nitrit nitrat 19 1.4.1.1 Độc tính amoni, nitrit nitrat [5], [6], [8] 19 1.4.1.2 Sự ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời amoni, nitrit nitrat [7], [12] 20 1.5 Công dụng hạt trao đổi ion CG8 15 CHƢƠNG 2:MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 22 2.1.1 Mục tiêu chung 22 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 22 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 22 2.3 Nội dung nghiên cứu 22 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 22 2.4.1 Kế thừa số liệu 22 2.4.2 Điều tra vấn 23 2.4.3 Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích 23 2.4.3.1 Lấy mẫu 23 2.4.3.2 Phƣơng pháp phân tích 24 2.4.4 Phƣơng pháp nội nghiệp 30 2.4.5.Phƣơng pháp nội suy không gian để xây dựng đồ không gian chất ô nhiễm (phƣơng pháp nghịch đảo khoảng cách có trọng số IDW) 31 2.4.6 Thí nghiệm đánh giá hiệu suất xử lý amoni hạt trao đổi ion CG8 32 2.4.6.1 Mục đích thí nghiệm 32 CHƢƠNG 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 34 3.1 Điều kiện tự nhiên 34 3.2 Điều kiện kinh tế xã hội 35 3.3 Thuận lợi khó khăn 36 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ 38 4.1 Thực trạng sử dụng nƣớc ngầm xã Bình Phú 38 4.2 Thực trạng chất lƣợng nƣớc xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, TP Hà Nội 44 4.2.1 Kết xây dựng đƣờng chuẩn amoni, nitrit, nitrat sắt 40 4.2.2 Sơ đồ vị trí lấy mẫu nƣớc ngầm 44 4.2.3 Bản đồ vị trí lấy mẫu 46 4.2.3 Kết mẫu nƣớc ngầm hộ gia đình xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, TP Hà Nội 47 4.3 Lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc ngầm có nhiễm amoni phù hợp với cộng đồng ( tùy vào mức độ ô nhiễm mà chọn phƣơng pháp xử lý cho phù hợp) 56 4.3.1 Kết thí nghiệm xử lý amoni hạt nhựa trao đổi ion CG8 56 4.3.2.Thiết kế hệ thống xử lý nƣớc ngầm quy mô hộ gia đình 58 4.4 Đề xuất giải pháp xử lý nâng cao chất lƣợng nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu 60 4.4.1.Giải pháp để xử lý sắt nƣớc ngầm 60 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN-TỒN TẠI-KHUYẾN NGHỊ 62 5.1 Kết luận 62 5.2 Tồn 62 5.3 Khuyến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTNMT BYT Fe Bộ tài nguyên môi trƣờng Bộ y tế Sắt CG8 Hạt nhựa trao đổi ion HNO3 Acid nitric IDW Nghịch đảo khoảng cách có trọng số NH4+ Amoni NO2- Nitrite NO3- Nitrate SD Độ lệch chuẩn QC Quy chuẩn QCVN Quy chuẩn Việt Nam TDS Tổng chất rắn hòa tan DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hàm lƣợng hợp chất Nitơ nƣớc ngầm Hà Nội 14 Bảng 2.1: Bảng tiến hành xây dựng đƣờng chuẩn amoni 25 Bảng 2.2 Bảng tiến hành xây dựng đƣờng chuẩn nitrite 27 Bảng 3.1: Thống kê độ tuổi ngành nghề xã năm 2005 2010 37 Bảng 4.1 Hiện trạng sử dụng nƣớc ngầm số hộ dân khu vực nghiên cứu 38 Bảng 4.2 Tỷ lệ phần trăm mục đích sử dụng nƣớc ngầm 39 khu vực nghiên cứu 39 Bảng 4.4: Kết xây dựng đƣờng chuẩn nitrite 41 Bảng 4.5 Kết xây dựng đƣờng chuẩn nitrate 41 Bảng 4.7 Các điểm lấy mẫu nƣớc ngầm lần 1, ngày 20/02/2017 44 Bảng 4.8 Các điểm lấy mẫu nƣớc ngầm lần 2, ngày 01/04/2017 45 Bảng 4.9 Kết phân tích mẫu nƣớc ngầm lần 1, ngày 20/02/2017 47 Bảng 4.10 Kết phân tích mẫu nƣớc ngầm lần 2, ngày 01/04/2017 50 Bảng 4.11 Kết thí nghiệm xử lý amoni hạt nhựa trao đổi ion CG8 56 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Chu trình chuyển hóa nitơ mơi trƣờng Hình 1.2: Kết khảo sát số tiêu ô nhiễm nƣớc ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất 18 Hình 2.1 Bố trí thí nghiệm khả xử lý NH4+ 33 hạt nhựa trao đổi ion CG8 33 Hình 4.1 Đƣờng chuẩn amoni 40 Hình 4.2 Dãy dung dịch chuẩn amoni 40 Hình 4.3 Đƣờng chuẩn nitrite 41 Hình 4.4 Đƣờng chuẩn nitrate 41 Hình 4.5 Dãy dung dịch chuẩn nitrate 42 Hình 4.6 Đƣờng chuẩn sắt 42 Hình 4.7 Dãy dung dịch chuẩn sắt 43 Hình 4.8 Bản đồ vị trí lấy mẫu lần xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội 46 Hình 4.9 Bản đồ vị trí lấy mẫu lần xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội 46 Hình 4.10 Bản đồ phân vùng cấp độ nƣớc ngầm 54 xã Bình Phú theo tiêu amoni (NH4+) 54 Hình 4.11 Bản đồ phân vùng cấp độ nƣớc 55 xã Bình Phú theo tiêu sắt (Fe) 55 Hình 4.12 Hiệu suất xử lý amoni với tốc độ 6,6,ml/phút 57 Hình 4.13 Hiệu suất xử lý amoni với tốc độ 1,42 ml/phút 57 Hình 4.14 Mơ hình bể lọc nƣớc quy mơ hộ gia đình 59 ĐẶT VẤN ĐỀ Nƣớc nguồn tài nguyên vô quan trọng sống cộng đồng Các nguồn nƣớc đƣợc sử dụng chủ yếu nƣớc mặt nƣớc ngầm đƣợc xử lý chƣa qua xử lý Ngày nhu cầu sử dụng ngƣời tăng cao việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật phân bón q mức làm cho mơi trƣờng nƣớc nói chung mơi trƣờng nƣớc ngầm nói riêng bị ô nhiễm Chất lƣợng nƣớc yếu tố ảnh hƣởng lớn đến xã hội Sự gia tăng dân số thị hóa diễn mạnh mẽ tạo làm cho nhu cầu sử dụng nƣớc ngày gia tăng nguồn tài ngun nƣớc khơng đổi, dẫn đến nguồn tài ngun nƣớc bị suy giảm chất lƣợng số lƣợng Đối với Việt Nam, nƣớc nông nghiệp lên vấn đề nƣớc đƣợc cộng đồng quan tâm, dành nhiều vốn đầu tƣ để nâng cấp cải thiện chất lƣợng nƣớc Amoni không gây độc trực tiếp cho ngƣời nhƣng sản phẩm chuyển hóa từ amoni nitrite yếu tố gây độc cho sức khỏe ngƣời Trong nƣớc ngầm, amoni khơng thể chuyển hóa đƣợc thiếu oxi Khi khai thác lên, vi sinh vật nƣớc nhờ oxy khơng khí chuyển amoni thành nitrate nitrite tích tụ nƣớc ăn Khi ăn uống nƣớc có chứa nitrite, thể hấp thụ nitrite vào máu chất chiếm oxy hồng cầu làm hemoglobin khả lấy oxy, dẫn đến tình trạng thiếu máu, da xanh Xã Bình Phú, huyện Thạch Thất có kinh tế chủ yếu nơng nghiệp Hình thức sử dụng nƣớc ngầm chủ yếu giếng khoan, việc sử dụng nguồn nƣớc giếng khoan nhƣ có đảm bảo cho sức khỏe ngƣời dân xã hay khơng chƣa có nghiên cứu cụ thể Xuất phát từ thực tiễn tầm quan trọng nguồn nƣớc đặc biệt nguồn nƣớc ngầm: “Đánh giá mức độ ô nhiễm hợp chất nitơ sắt nước ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội” Kết nghiên cứu đề tài nhằm đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm hợp chất nitơ sắt nƣớc ngầm, đề xuất đƣợc biện pháp xử lý hợp + Với tổng số mẫu 31: số mẫu có hàm lƣợng sắt vƣợt quy chuẩn mẫu chiếm 12,12% tổng số mẫu, mẫu vƣợt quy chuẩn lớn mẫu 26 với hàm lƣợng 13,22 mg/l (gấp 2,7 QC) mẫu vƣợt quy chuẩn nhỏ mẫu 16 với hàm lƣợng 7,37 mg/l (gấp 1,5 QC)  Từ kết so sánh với QCVN 02:2009/BYT ta thấy + Với tổng số mẫu 31 mẫu có 11 mẫu vƣợt quy chuẩn (chiếm 35,48%) mẫu vƣợt giới hạn quy chuẩn lớn mẫu 26 với hàm lƣợng 13,22 mg/l ( vƣợt 26,5 lần QC) mẫu có hàm lƣợng vƣợt QC nhỏ mẫu 30 với hàm lƣợng 1,03 (vƣợt lần QC)  NO2- (Nitrit), NO3- (Nitrat), TDS (tổng chất rắn hòa tan) độ cứng tổng số:  Độ cứng: qua lần phân tích so sánh với QCVN 09- MT:2015/BTNMT QCVN 02:2009/BYT độ cứng nằm giới hạn cho phép quy chuẩn  Các thông số NO2- (Nitrite), NO3- (Nitrate) TDS qua lần lấy mẫu phân tích so sánh với QCVN 09-MT:2015/BTNMT hàm lƣợng thông số nằm giới hạn cho phép quy chuẩn  Với độ lệch chuẩn SD đƣợc tính amoni có độ lệch chuẩn nhỏ (0,940) sắt có độ lệch chuẩn lớn (11,196) Từ thấy đƣợc độ phân tán tiêu amoni nƣớc ngầm gần độ phân tán sắt nƣớc ngầm xa 52 Bảng 4.11 Bảng số liệu so sánh kết hai lần phân tích Chỉ tiêu NH4+ (mg/l) NO2- (mg/l) NO3- (mg/l) Fe (mg/l) Lần Lần Khoảng giá trị 0-3,217 0-4,336 GTTB 0,112 0,932 SD 0,458 0,940 Khoảng giá trị 0-0,0306 0-0,245 GTTB 0,004 0,017 SD 5,59×105 1,730 Khoảng giá trị - 2,238 0-6,63 GTTB 0,433 0,678 SD 0,530 1,826 Khoảng giá trị 0-23,93 0-13,22 GTTB 2,473 1,941 SD 31,556 11,196  Nhận xét chung:  Từ kết phân tích chất lƣợng nƣớc ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội cho ta thấy đƣợc hàm lƣợng amoni hàm lƣợng sắt đia phƣơng bị ô nhiễm với hàm lƣợng tƣơng đối cao;  Chỉ số SD thể mức độ phân tán chất nhiễm, số SD cao mức độ phân tán xa ngƣợc lại số SD thấp mức độ phân tán thấp, so sánh hai kết sắt có mức độ phân tác chất nhiễm xa nitrite có mức độ phân tán chất ô nhiễm gần Với hai lần phân tích hàm lƣợng sắt nƣớc ngầm không thay đổi nhiều nhƣng hàm lƣợng amoni nƣớc ngầm có thay đổi (lần phân tích số mẫu vƣợt QCVN 09-MT:2015/BTNMT mẫu tổng số 33 mẫu, lần phân tích số mẫu vƣợt QCVN 09-MT:2015/BTNMT 12 mẫu tổng số 31 mẫu) Nguyên nhân có thay đổi hàm lƣợng amoni hai lần phân tích mùa mƣa nƣớc dƣới đất bị ô nhiễm nặng mùa khô (mùa mƣa, vùng 53 nghiên cứu thƣờng bị ngập lụt, nƣớc lũ làm tăng khả truyền chất thải điều kiện nóng ẩm, khả phân hủy hợp chất hữu mạnh mẽ lên nƣớc bị ô nhiễm nặng hơn) Còn tiêu NO2- NO3- hai lần phân tích khơng có thay đổi đáng kể 4.3.4 Phân cấp mức độ nước ngầm tạo xã Bình Phú Phƣơng pháp xây dựng đồ phƣơng pháp nội suy nghịch đảo khoảng cách có trọng số (IDW) dựa kết phân tích mẫu nƣớc ngầm xã Bình Phú qua lần phân tích Từ kết xây dựng đồ phân cấp mức độ nƣớc giúp thuận lợi cho việc xử lý khắc phục tình trạng nƣớc bị nhiễm Hình 4.10 Bản đồ phân vùng cấp độ nƣớc ngầm xã Bình Phú theo tiêu amoni (NH4+) 54 Hình 4.11 Bản đồ phân vùng cấp độ nƣớc xã Bình Phú theo tiêu sắt (Fe) Theo kết phân tích nƣớc ngầm xã Bình Phú, có số tiêu mẫu vƣợt giới hạn cho phép QCVN 09-MT:2015/BTNMT Trong tiêu phân tích có tiêu sắt (Fe) amoni (NH 4+) có số mẫu vƣợt giá trị giới hạn QCVN 09-MT:2015/BTNMT Vì việc đánh giá mức độ nƣớc phụ thuộc chủ yếu vào hai tiêu đƣợc sử dụng cách ứng dụng phần mềm Arcmap 10.1 để phân cấp vùng ô nhiễm nƣớc ngầm khu vực thành mức độ khác cho tiêu Phân cấp giá trị của sắt (Fe) thành cấp khác nhau: - Cấp (hàm lƣợng sắt từ 0-5,07 mg/l) bao gồm vùng có tiêu sắt đạt mức giá trị thấp - Cấp (hàm lƣợng sắt từ 5,07- 9,63 mg/l) bao gồm vùng có tiêu sắt mức vƣợt quy chuẩn thấp - Cấp (hàm lƣợng sắt từ 9,63- 13,22 mg/l) bao gồm vùng có tiêu sắt đạt giá trị cao 55 Phân cấp giá trị amoni (NH4+) thành cấp độ khác - Cấp (hàm lƣợng amoni từ 0-1,05 mg/l) bao gồm vùng có tiêu amoni đạt mức cho phép theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT; - Cấp (hàm lƣợng amoni từ 1,05 -2,80 mg/l) bao gồm vùng có tiêu 1amoni vƣợt mức cho phép theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT với hàm lƣợng cao; - Cấp (hàm lƣợng amoni từ 2,08- 4,34 mg/l) bao gồm vùng có tiêu amoni vƣợt mức cho phép theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT với hàm lƣợng cao  Với mức độ phân vùng nƣớc ngầm nhƣ dễ dàng kiểm sốt đƣợc mức độ nhiễm theo vùng từ cải thiện đƣợc sống cho hộ dân 4.4 Lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc ngầm có nhiễm amoni phù hợp với cộng đồng 4.4.1 Kết thí nghiệm xử lý amoni hạt nhựa trao đổi ion CG8 Bảng 4.12 Kết thí nghiệm xử lý amoni hạt nhựa trao đổi ion CG8 Kết thí nghiệm xử lý amoni hạt trao đổi ion CG8 với hàm lƣợng amoni đầu vào 20 mg/l, tốc độ dòng chảy 6,6 ml/phút Abs C(pl) mg/l C(bđ) mg/l H(%) Mẫu ban đầu 1,302 1,664 33,28 0,00 Mẫu 0,369 0,471 9,42 71,70 Mẫu 0,91 1,163 23,25 30,13 Mẫu 1,21 1,546 30,93 7,07 Mẫu 1,205 1,540 30,80 7,45 Mẫu 1,279 1,635 32,69 1,77 Kết thí nghiệm xử lý amoni hạt trao đổi ion CG8 với hàm lƣợng amoni đầu vào 20 mg/l, tốc độ dòng chảy 1,42 ml/phút Abs C(pl) mg/l C(bđ) mg/l H(%) Mẫu ban đầu 1,354 1,730 34,61 0,00 Mẫu 0,144 0,183 3,66 89,42 Mẫu 1,249 1,596 31,92 7,76 Mẫu 1,3 1,661 33,23 3,99 56 Dung lƣợng hấp phụ là: 20mg/l* 0,2 lít nƣớc (ml) nƣớc=4mg/1g vật liệu hấp phụ Ghi chú: mẫu pha loãng (pl) đƣợc pha loãng 20 lần so với mẫu ban đầu (bđ) Hình 4.12 Hiệu suất xử lý amoni với tốc độ 6,6,ml/phút Hình 4.13 Hiệu suất xử lý amoni với tốc độ 1,42 ml/phút Nhận xét: Từ kết thấy đƣợc  Vì đặc thù hạt nhựa CG8 khả trao đổi ion nên hầu nhƣ xử lý đƣợc amoni nên mục đích sử dụng mẫu thử để kiểm tra đánh giá xem hiệu suất hạt nhựa trao đổi ion xử lý amoni nƣớc ngầm có khả quan hay khơng Vì xử lý đƣợc amoni lên coi mẫu nƣớc đƣợc bổ sung hàm lƣợng amoni định giống nhƣ mẫu nƣớc trƣờng 57  Hiệu suất xử lý đạt cao tai phân đoạn với hiệu suất lần lƣợt 71,70% 89,42%;  Tốc độ dòng chảy ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý amoni: thí nghiệm thứ với hàm lƣợng amoni, khối lƣợng hạt trao đổi ion CG8 nhƣng khác tốc độ dòng chảy (6,6 ml/phút 1,42ml/phút) lên hiệu suất xử lý amoni khác lần lƣợt 71,70% 89,42% Ở phân đọan khác tƣơng tự  Từ kết nhận thấy xử lý nƣớc hạt nhựa trao đổi ion phù hợp với trình xử lý ngầm với mục đính ăn uống cho hộ gia đình 4.4.2.Thiết kế mơ hình hệ thống xử lý nƣớc ngầm quy mơ hộ gia đình xã Bình Phú Nhựa trao đổi ion dạng rắn đƣợc dùng để thu ion định dung dịch giải phóng vào dung dịch lƣợng tƣơng đƣơng ion khác có dấu điện tích Nhựa trao đổi cation hợp chất cao phân tử hữu có chứa nhóm chức có khả trao đổi với cơng thức chung RX Trong R gốc hữu phức tạp, COOH-, Phản ứng trao đổi cation chất trao đổi cation có dung dịch R-H(Na) + NH4+ -> R-NH4 + H+(Na+) 2R-H + Ca2+ -> R2Ca + 2H+ Độ chọn lọc ion amoni tuân theo thứ tự: CS+> Rb+> K+> NH4+> Ba2+> Na+> Ca2+> Fe2+> Al3+> Mg2+> Li+ 58 Hình 4.14 Mơ hình bể lọc nƣớc quy mơ hộ gia đình Dựa vào mơ hình ta thấy việc xếp lớp vật liệu lọc theo thứ tự lần lần lƣợt từ xuống dƣới là: lớp cát, lớp hạt trao đổi ion CG8 lớp sỏi dƣới Lớp lọc cát giúp loại bỏ hàm lƣợng sắt nƣớc nên kết hợp lớp lọc cát hạt nhựa trao đổi ion CG8 vừa xử lý đƣợc sắt mà lại vừa xử lý đƣợc amoni thuận lợi cho việc xử lý nƣớc ngầm quy mơ hộ gia đình Việc xếp lớp cát phía giúp loại bỏ chất lơ lửng nƣớc, giảm xáo trộn lớp vật liệu phía dƣới từ tăng tính ổn định vật liệu lọc CG8 đồng thời việc xếp lớp sỏi dƣới giúp cho ổn định lƣu lƣợng dòng nƣớc đầu vào đầu sau xử lý qua bể 59 4.5 Đề xuất giải pháp xử lý nâng cao chất lƣợng nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu 4.5.1.Giải pháp để xử lý sắt nước ngầm Phương pháp lọc để loại bỏ sắt Lọc q trình làm nƣớc thơng qua lớp vật liệu lọc nhằm tách hạt cặn lơ lửng, thể keo tụ vi sinh vật nƣớc ngầm Kết sau trình lọc, nƣớc có chất lƣợng tốt mặt vật lý, hóa học sinh học Có phƣơng pháp lọc  Lọc nhanh  Lọc chậm Đối với mục đích sử dụng nƣớc cấp cho ăn uống phải áp dụng phƣơng pháp lọc chậm Bể lọc xây dựng gạch xi măng bê tông cốt thép, kích cỡ phụ thuộc vào nhu cầu gia đình Đáy bể lọc đƣợc xếp hai hàng gạch xếp nghiêng, phía hàng gạch xếp nằm ngang gối lên hàng nghiêng để tạo ống thu dẫn nƣớc bên dƣới Trên mặt lớp gạch nằm ngang dải lớp sỏi để đỡ lớp cát lọc Lớp sỏi đỡ đƣợc dải thành lớp mỏng có kích thƣớc lớn dần từ xuống dƣới Lớp sỏi phải có kích thƣớc lớn lần kích thƣớc hạt lọc Lớp cát lọc dùng cát thạch anh cát đen, bề dày 1,2m Cát phải đƣợc làm sạch, loại bỏ tạp chất bẩn, tạp chất hữu trƣớc cho vào lọc Rửa lọc: thấy lƣu lƣợng nƣớc khỏi bể lọc giảm hay chất lƣợng nƣớc lọc không đạt yêu cầu cần phải rửa lọc cách dùng x ng xúc bỏ lớp cát dày 2-3 cm Sau 10-15 lần rửa, chiều dày lớp cát lọc lại 0,6 – 0,7 m xúc tồn cát cịn lại đem rửa, thay cát bổ sung thêm cát 4.5.2 Phương pháp loại bỏ ion amoni (NH4+) Phương pháp làm thoáng Muốn khử NH4+ khỏi nƣớc phƣơng pháp làm thoáng, phải đƣa pH nƣớc ngầm lên 10.5-11.0 để biến 99% NH4+ thành khí NH3 hịa tan nƣớc 60 Nâng pH nƣớc thô: để nâng pH nƣớc thô lên 10.5-11.0 thƣờng dùng vôi xút Sau bể lọc pha axit vào nƣớc để đƣa pH từ 10.5-11.0 xuống cịn 7.5 Tháp làm thống khử khí amoniac NH3 thƣờng đƣợc thiết kế để khử khí amoniac có hàm lƣợng đầu vào 20 -40 mg/l, đầu khỏi giàn hàm lƣợng lại 1-2mg/l, nhƣ hiệu khử khí tháp đạt 90-95% Hiệu khử khí NH3 tháp phụ thuộc vào nhiệt độ nƣớc Khi nhiệt độ tăng, tốc độ số lƣợng ion NH4+ chuyển hóa thành NH3 tăng nhanh Phương pháp sinh học Lọc nƣớc đƣợc khử hết sắt cặn bẩn qua bể lọc chậm bể lọc nhanh, thổi khí liên tục từ dƣới lên Do trình hoạt động vi khuẩn Nitrosomonas oxi hóa NH4+ thành NO2- vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa NO2thành NO3- Quá trình diễn theo phƣơng trình: NH4+ + O2- -> NO3- + 2H+ + H2O NH4+ + O2 + HCO3- -> C5H7O2N + NO3- + H2CO3 + H2O 61 CHƢƠNG KẾT LUẬN-TỒN TẠI-KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu đề tài thu đƣợc số kết sau Về trạng xử dụng nƣớc ngầm xã Bình Phú:  Tồn xã có khoảng 90% hộ gia đình sử dụng nƣớc ngầm, khoảng 80% hộ sử dụng giếng khoan, 10% số hộ sử dụng giếng khơi 10% lại sử dụng nƣớc máy phục vụ cho mục đích sinh hoạt  Qua khảo sát số hộ gia đình 80% số hộ gia đình sử dụng nƣớc ngầm cho mục đích sinh hoạt, 20% số hộ gia đình sử dụng nƣớc cho mục đích nơng nghiệp So sánh đánh giá sơ chất lƣợng nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu  Đánh giá đƣợc chất lƣợng nƣớc ngầm xã Bình Phú, huyện Thạch Thất, Hà Nội theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT QCVN 02:2009/BYT: số mẫu nghiên cứu thông số nhƣ amoni (NH4+), sắt (Fe) vƣợt quy chuẩn cho phép mẫu nghiên cứu thông số nhƣ tổng chất rắn hòa tan (TDS), nitrit (NO 2-), Nitrat (NO3-), độ dẫn nằm quy định cho phép Lập đƣợc đồ phân vùng nồng độ chất ô nhiễm sắt amoni khu vực nghiên cứu Các tiêu sắt amoni phân bố không đồng Đề xuất đƣợc biện pháp xử lý nƣớc ngầm quy mơ hộ gia đình khu vực nghiên cứu: +Biện pháp xử lý amoni hạt trao đổi ion, biện pháp làm thoáng, biện pháp sinh học + Biện pháp xử lý sắt phƣơng pháp lọc 5.2 Tồn  Trong phạm vi khóa luận tốt nghiệp thời gian nghiên cứu hạn chế nên đề tài em số tồn sau: + Chƣa đánh giá đƣợc hết thực trạng nguồn nƣớc ngầm Bình Phú, huyện Thạch Thất, thành phố Hà Nội 62 + Một số giải pháp đƣa mang tính lý thuyết, chƣa có điều kiện thử nghiệm nên chƣa kiểm định đƣợc hiệu 5.3 Kiến nghị - Chính quyền địa phƣơng quan chức cần tiếp tục nghiên cứu, thiết kế xây dựng phƣơng án cung cấp nƣớc cho địa bàn xã; - Hỗ trợ kỹ thuật cho hộ dân việc xử lý nguồn nƣớc ngầm trƣớc sử dụng để đảm bảo nguồn nƣớc đạt tiêu chuẩn phục vụ sống ngƣời dân - Tuyên truyền nâng cao ý thức ngƣời dân việc sử dụng hợp lý, tiết kiệm nguồn tài nguyên nƣớc ngầm để phần giúp cải thiện mực nƣớc ngầm khu vực mực nƣớc ngầm thấp - Chính quyền địa phƣơng hỗ trợ xây dựng hệ thống xử lý nƣớc nhỏ cho hộ gia đình, cụm dân cƣ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Luật bảo vệ môi trƣờng (2014) Nhà xuất tƣ pháp Hà Nội QCVN 02:2009/BYT: quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc sinh hoạt QCVN 09-MT:2015/BTNMT: quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc dƣới đất Vũ Đăng Độ, Triệu Thị Nguyệt (2010), Hóa học vô cơ, NXB Giáo Nguyễn Thành Đức, Nguyễn Minh Trúc (2010)," Chế tạo thiết bị Dục đánh giá nhanh chất lƣợng môi trƣờng nƣớc biển ven bờ" Tạp chí Khoa học Cơng nghệ biển, tập 10(1), p 37-49 Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội, Phạm Hùng Việt(1999), Hóa Học mơi trường, Đại Học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Thị Hoàn, “Nghiên cứu phƣơng pháp động học trắc quang xác định hàm lƣợng nitrit mẫu nƣớc ngầm thực phẩm” Trƣờng Đại học Sƣ phạm – Đại học Thái Nguyên Lê Văn Khoa (1995), Môi trường ô nhiễm, NXB Giáo Dục Nguyễn Lê Thùy Linh (2016), “Đánh giá chất lƣợng nƣớc ngầm đề xuất số giải pháp quản lý nâng cao chất lƣợng nƣớc ngầm xã Kim Sơn, huyện Gia Lâm, Thành phố Hà Nội” khóa luận tốt nghiệp- Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam 10 Hoàng Nhâm (1999), Hóa học vơ cơ, NXB Giáo Dục 11 Võ Diệp Thanh Thủy, “nghiên cứu xác định nitrat nƣớc thực phẩm phƣơng pháp cực phổ xung vi phân dƣới dạng Nitrophenoldisulfonic” Trƣờng Đại học khoa học tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh 12 http://tailieu.tv/tai-lieu/tong-quan-ve-hien-trang-o-nhiem-amoni11214/ 13 http://www.thietbiloc.com/vat-lieu/150-hat-nhua-trao-doi-ion-cationanion 14 http://moitruongtoanphat.com.vn/tai-lieu/co-che-hoat-dong-cua-hatnhua-trao-doi-ion 15 http://www.tai-lieu.com/tai-lieu/do-an-xu-ly-nuoc-nhiem-amoni6791/ 16 https://nuocsach.org/o-nhiem-nguon-nuoc/ 17 http://www.zbook.vn/ebook/tong-quan-qua-trinh-chuyen-hoa-cachop-chat-nito-trong-nuoc-thai-cua-vi-sing-vat-38920/ Phụ lục 1: Kết phân tích TDS độ cứng qua hai lần phân tích Mẫu 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 TDS(mg/l) Lần 70 300 260 520 540 360 290 280 90 120 450 220 330 320 230 500 80 80 300 180 250 40 90 130 40 470 160 130 210 50 200 50 30 Lần 100 340 440 110 160 170 310 210 250 190 50 80 390 430 90 80 210 90 100 90 60 140 10 60 380 140 150 280 130 120 150 Độ dẫn điện Lần 160 620 540 1050 1110 740 590 590 200 210 820 460 680 660 480 1030 170 180 610 390 530 90 210 290 110 460 340 280 430 120 140 120 80 Lần 210 690 890 240 350 360 630 440 520 390 130 190 790 890 210 190 440 210 230 200 140 300 50 130 770 290 330 580 280 260 320 Tất mẫu nghiên cứu qua hai lần phân tích có hàm lƣợng TDS độ dẫn nằm quy chuẩn cho phép