Nghiên cứu xử lý arsenic trong nước ngầm bằng phương pháp lọc sinh học

Đồ án tốt nghiệp CNSH & MT Khoa Lời cảm ơn Lời xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Phan Đỗ Hùng đà luôn quan tâm giúp đỡ tận tình, trình làm luận văn tốt nghiệp Tôi xinh chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Công nghệ sinh học Môi trờng đà tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian học tập Đồng thời xin gửi lời cảm ơn tới cán phòng thí nghiệm Viện công nghệ môi trờng - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam đà hớng dẫn trình thực nghiệm Lu Cuối xin đợc gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, ngời thân bạn bè đà khích lệ , giúp đỡ n hoàn thành luân văn n v Hà nội, tháng năm 2010 t t Sinh viên hi ng Phạm Phong Phú p SV: Phạm Phong Phú KT MS: 506 301 068 Đồ ¸n tèt nghiÖp CNSH & MT Khoa ận Lu n vă t tố ệp hi ng SV: Ph¹m Phong Phú KT MS: 506 301 068 Đồ án tốt nghiệp CNSH & MT Khoa Mục lục Lời cảm ơn Mở ®Çu Chơng I: Tổng quan tình trạng « nhiƠm Asen .3 I.1 TÝnh chÊt ho¸ lý dạng tồn asen .3 I.2 Ô nhiễm asen nớc ngầm giới I.3 Ô nhiễm asen nớc ngầm ViƯt Nam I.4 ¶nh hëng cđa asen đến sức khoẻ ngời 13 Chơng Ii: Tổng quan phơng pháp xử lý asen .16 II.1 Các phơng pháp xử lý asen giới 16 II.1.1 Các phơng pháp hoá học .16 II.1.2 Các phơng pháp hoá lý 17 II.1.3 C¸c phơng pháp màng 22 II.1.4 Phơng pháp sinh học 23 II.1.5 Một số công nghệ khác .25 II.2 Các phơng pháp xử lý asen đợc nghiên cứu áp dụng Việt Nam 26 Ch¬ng III: đối tợng phơng pháp nghiên cứu 29 III.1 Đối tơng nghiên cứu .29 III.2 Néi dung nghiªn cøu 29 Lu III.3 Phơng pháp nghiên cøu .29 ận III.3 C¬ së lý thuyÕt 30 III.3.1 Mô hình xử lý 30 v III.3.2 Phơng pháp chế .31 CHƯƠNG IV: KT QUẢ vµ kÕt luËn 34 n IV.1 Kết nghiên cứu .34 t tố IV.2 Th¶o luËn 38 IV.3 KiÕn nghÞ .39 SV: Phạm Phong Phú p hi ng TàI LIệU THAM KH¶O 40 KT MS: 506 301 068 Đồ án tốt nghiệp CNSH & MT Khoa Mở đầu Trong năm gần đây, vấn đề ô nhiễm asen (As) nguồn nớc sinh hoạt cộng đồng ngày trở nên nghiêm trọng WHO đà mô tả kiện thảm hoạ môi trờng lớn từ trớc tới Việc nghiên cứu As Việt Nam đà sớm đợc tiến hành nhng lúc vấn đề cha đợc quan tâm đầy đủ khối lợng mẫu nhỏ tỉ lệ ô nhiễm đợc phát thấp Sau phát số lớn giếng khoan bị nhiễm As Bangladesh vào năm 1990, Việt Nam lại tập trung nhữmg cố gắng vào vấn đề điều kiện địa chất -nguồn cung cấp As đáng kể vào nớc sinh hoạt- Bangladesh vùng châu thổ sông Hồng sông Cửu Long rÊt gièng ë níc ta, c¸c biĨu hiƯn bệnh nhiễm độc As cha rõ Lu ràng nh Bangladesh, Trung Quốc, Myanma, Campuchia, Nepal bang Tây Bengal (ấn Độ nhng vài nghiên cứu n gần đà cho kết khiến phải sưng sèt Theo vă ®ã, nång ®é nhiƠm As nớc ngầm số tỉnh đồng sông Hồng sông Cửu Long đà vợt nhiều lần tiêu n chn cho phÐp cđa ViƯt Nam vµ WHO (0,01 mg/l), đặc biệt t t nghiêm trọng số điểm lấy mẫu đồng sông Hồng có tới 80% mẫu có hàm lợng As vợt tiêu chuẩn Hơn ng 11 triệu ngời vùng châu thổ sông Hồng phải sử p hi SV: Phạm Phong Phú KT MS: 506 301 068 Đồ án tèt nghiƯp CNSH & MT Khoa dơng níc giÕng khoan có nồng độ As cao gấp 50 lần tiêu chuẩn cho phép Với vấn đề trên, em xin chọn đề tài nghiên cứu Nghiên cứu xử lý Arsenic nớc ngầm phơng pháp lọc sinh học Chơng I Tổng quan tình trạng ô nhiễm Asen I.1 Tính chất hoá lý dạng tồn asen Trong tự nhiên, asen không tồn dạng đơn chất, mà tồn dạng hợp chất với hoá trị III hoá trị V Asen tồn khoảng 200 loại khoáng khác nhau, bao gồm loại asen arsenite, arsenate sulphide, oxit Trong cấu trúc loại khoáng vật này, asen thờng kèm với số nguyên tố kh¸c nh Fe, Ni, Co, Cu, S, Ca, Mg Mét số Lu khoáng vật chủ yếu chứa asen đợc nêu Bảng Asen n thờng xuất mạch nớc địa nhiệt, núi lửa, suối nớc nóng v.v Loại quặng chứa nhiều asen quặng v Arsenopyrit [1] n Bảng : Các dạng asen tự nhiên t t Tên khoáng Cấu trúc chất NiAs Mạch khoáng norites p SV: Phạm Phong Phú Mạch thuỷ nhiƯt hi Niccolite As ng Arsen tù nhiªn Ngn xt KT MS: 506 301 068 Đồ án tốt nghiệp CNSH & MT Tên khoáng Khoa Cấu trúc chất Nguồn xuất Khoáng Mạch khoáng, thờng kết Realgar hợp với opiment, AsS sÐt hc limestones, cïng víi si níc nãng Khoáng Thăng hoa từ sản Opiment As2S3 phẩm núi lửa, mạch thủy nhiệt, suối nớc nóng Khoáng Coban Nhiệt độ cao mỏ, CoAsS đá biến chất Arsenopyrite FeAsS Kho¸ng cã nhiỊu arsen nhÊt Tennantite Lu Enargite (Cu,Fe)12As4S13 M¹ch thủ nhiƯt Cu3AsS4 M¹ch thủ nhiƯt ận Arsenolite As2O3 Loại khoáng chuyển hoá đợc hình thành oxi hoá v khoáng n arsenopyrite, arsen tự nhiên t t As2O3 khoáng arsen khác ng Claudetite Loại khoáng chuyển hoá SV: Phạm Phong Phú p hi đợc hình thành oxi KT MS: 506 301 068 Đồ án tốt nghiệp CNSH & MT Khoa Tên khoáng Cấu trúc chất Nguồn xuất hoá khoáng realgar, arsenopyrite khoáng arsen khác Scorodite Annabergite FeAsO4.2H2O Kho¸ng chun ho¸ (Ni,Co)3(AsO4)2.8H2O Kho¸ng chun ho¸ Hoernesite Kho¸ng chun hoá, Mg3(AsO4)2.8H2O nấu chảy chất thải Haematolite (Mn,Mg)4Al(AsO4) Khoáng chuyển hoá (OH)8 Conichalcite CaCu(AsO4)(OH) Khoáng chuyển hoá Pharmacoside Sản phẩm oxy hoá Fe3(AsO4)2(OH)3.5H2O arsenopyrite khoáng rite arsen kh¸c ận Lu n vă t tố ệp hi ng SV: Ph¹m Phong Phó KT MS: 506 301 068 Đồ án tốt nghiệp CNSH & MT Khoa Hàm lợng asen số loại khoáng đá phổ biến dao động nhiều Ví dụ: quặng sulphite, sulphate, quặng sắt, quặng sulphate có hàm lợng asen cao Có loại nh pyrite lên tới vài chục gam kilogam Quặng oxyt sắt chứa nhiều asen Các loại quặng cacbonate, silicát, chứa asen với hàm lợng thấp, vài mg/kg thấp không đáng kể Nồng độ asen dạng đá, quặng phổ biến đợc thống kê Bảng [1] Bảng : Nồng độ asen đặc trng dạng đá phổ biến [1] Khoáng Khoảng nồng ®é asen (mg/kg) Kho¸ng Sulphite: – 100 Marcasite 20 – 600 Galena – 10000 ận Lu Pyrhotite Sphalerite 10 – 5000 n Kho¸ng oxit: vă Chalcopyrite – 17000 t tố Hematit ệp SV: Ph¹m Phong Phó > 76000 hi Fe(III) oxyhydroxide > 2000 ng Fe oxide > 160 KT MS: 506 301 068 Đồ án tốt nghiệp CNSH & MT Khoa Khoáng Khoảng nồng độ asen (mg/kg) Magnetite 2,7 – 41 Ilmenite