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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -  - DƢƠNG THỊ MINH HOÀ Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƢỚC NGẦM BẰNG PHƢƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC” Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS Phan Đỗ Hùng Viện Công nghệ Môi trường Việt Nam PGS.TS Đặng Văn Minh Khoa Tài nguyên Môi trường Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên THÁI NGUYÊN, NĂM 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn i Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Phan Đỗ Hùng, Viện Công nghệ Môi trường thầy giáo PGS TS Đặng Văn Minh tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ em suốt qúa trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn anh, chị Viện Công nghệ Môi trường, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam; thầy, cô Khoa Tài nguyên Môi trường tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đề tài Cuối em xin gửi đến gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ em trình thực tập, nghiên cứu thời gian thực đề tài lời cảm ơn chân thành Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng năm 2011 Tác giả Dương Thị Minh Hoà Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp công trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, thực sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát phân tích từ thực tiễn hướng dẫn khoa học TS Phan Đỗ Hùng PGS.TS Đặng Văn Minh Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu trình bày luận văn hoàn toàn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ cho học vị nào, phần trích dẫn tài liệu tham khảo ghi rõ nguồn gốc Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011 Tác giả Dƣơng Thị Minh Hoà Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Trang Mở đầu 1 Đặt vấn đề Mục đích đề tài 3 Yêu cầu đề tài 4 Ý nghĩa đề tài Chƣơng Tổng quan tài liệu 1.1 Cơ sở khoa học đề tài 1.2 Asen, tính chất hoá lý dạng tồn 1.3 Ảnh hưởng asen đến sức khoẻ người 11 1.4 Ô nhiễm asen nước ngầm giới Việt Nam 12 1.4.1 Ô nhiễm asen nước ngầm giới 12 1.4.2 Ô nhiễm asen nước ngầm Việt Nam 14 1.5 Nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm asen nước ngầm 17 1.6 Tiêu chuẩn hàm lượng asen nước uống 19 1.7 Các phương pháp xử lý asen 19 1.7.1 Các phương pháp xử lý asen giới 19 1.7.2 Các phương pháp xử lý asen nghiên cứu áp dụng Việt Nam 1.8 Cơ sở lý thuyết phương pháp lọc sinh học 22 24 1.8.1 Cơ chế loại bỏ asen phương pháp lọc sinh học 24 1.8.2 Vi khuẩn oxy hóa sắt mangan 28 1.8.3 Các yếu tố ảnh hưởng 31 Chƣơng Đối tƣợng, nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 33 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 33 2.2 Địa điểm thời gian tiến hành 33 2.3 Nội dung nghiên cứu 33 2.4 Phương pháp nghiên cứu 34 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn iv Chƣơng Kết nghiên cứu thảo luận 39 3.1 Diễn biến pH, nhiệt độ nồng độ oxy hoà tan trình thực nghiệm 3.2 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen 39 44 3.2.1 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước vật liệu lọc từ - mm, nồng độ asen đầu vào khoảng 50 g/l 3.2.2 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước vật liệu lọc từ - mm, nồng độ asen đầu vào khoảng 50 g/l 3.2.3 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước vật liệu lọc từ - mm, nồng độ asen đầu vào khoảng 100 g/l 3.3 Ảnh hưởng kích thước hạt vật liệu lọc đến hiệu suất xử lý asen 44 46 48 50 3.3.1 Ảnh hưởng kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý asen tốc độ lọc 100 m/ngày nồng độ asen đầu vào 50 khoảng 50 g/l 3.3.2 Ảnh hưởng kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý asen tốc độ lọc 400 m/ngày nồng độ asen đầu vào 52 khoảng 50 g/l 3.3.3 Ảnh hưởng kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý asen tốc độ lọc 600 m/ngày nồng độ asen đầu vào 54 khoảng 50 g/l 3.4 Ảnh hưởng nồng độ asen nước ngầm đầu vào đến hiệu suất xử lý asen 55 3.4.1 Ảnh hưởng nồng độ asen nước ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật liệu lọc có kích thước từ - mm tốc độ lọc 100 m/ngày Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 55 v 3.4.2 Ảnh hưởng nồng độ asen nước ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật liệu lọc có kích thước từ - mm 57 tốc độ lọc 210 m/ngày 3.4.3 Ảnh hưởng nồng độ asen nước ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật liệu lọc có kích thước từ - mm 59 tốc độ lọc 400 m/ngày 3.5 Ưu nhược điểm phương pháp lọc sinh học sử dụng vi sinh vật oxy hoá sắt mangan Kết luận kiến nghị 63 65 Kết luận 65 Kiến nghị 66 Tài liệu tham khảo Phụ lục Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Viết đầy đủ WHO Tổ chức Y tế giới TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam UNICEF Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc BYT Bộ Y tế IRB Vi khuẩn oxy hoá sắt Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 1.1 Hàm lượng Asen nước (µg/l) trầm tích (ppm) biển ven bờ số vùng Việt Nam Bảng 1.2 Tổng hợp kết xét nghiệm asen UNICEF hỗ trợ năm 2004 Bảng 1.3.Tổng hợp số tiêu phân tích mẫu nước ngầm Thành phố Hà Nội mùa khô 12/2000 - 2/2001 10 15 16 Bảng 2.1 Các thông số nước ngầm đầu vào 33 Bảng 2.2 Các chế độ thực nghiệm 37 Bảng 3.1 Diễn biến pH, nhiệt độ nồng độ oxy hoà tan trình thực nghiệm 41 Bảng 3.2 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước vật liệu lọc từ - mm, nồng độ asen đầu vào 44 khoảng 50 g/l Bảng 3.3 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước vật liệu lọc từ - mm, nồng độ asen đầu vào 46 khoảng 50 g/l Bảng 3.4 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước vật liệu lọc từ - mm, nồng độ asen đầu vào 48 khoảng 100 g/l Bảng 3.5 Ảnh hưởng kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý asen tốc độ lọc 100 m/ngày nồng độ asen đầu vào 50 khoảng 50 g/l Bảng 3.6 Ảnh hưởng kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý asen tốc độ lọc 400 m/ngày nồng độ asen đầu vào 52 khoảng 50 g/l Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn viii Bảng 3.7 Ảnh hưởng kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý asen tốc độ lọc 600 m/ngày nồng độ asen đầu vào 54 khoảng 50 g/l Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ asen nước ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật liệu lọc có kích thước từ - 56 mm tốc độ lọc 100 m/ngày Bảng 3.9 Ảnh hưởng nồng độ asen nước ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật liệu lọc có kích thước từ - 57 mm tốc độ lọc 210 m/ngày Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ asen nước ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật liệu lọc có kích thước từ - 59 mm tốc độ lọc 400 m/ngày Bảng 3.11 Hiệu suất xử lý asen nước ngầm phương pháp lọc sinh học Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 61 http://www.lrc-tnu.edu.vn ix DANH MỤC CÁC HÌNH Tên hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ vòng tuần hoàn Asen môi trường Hình 1.2 Một số hình ảnh biểu bệnh nhiễm độc Asen gây Hình 1.3 Bản đồ ô nhiễm Asen 12 14 Hình 1.4 Cơ chế loại bỏ asen nước ngầm phương pháp lọc sinh học 25 Hình 1.5 Cơ chế loại bỏ asen(III) 27 Hình 1.6 Vi khuẩn sắt (Gallionella) 28 Hình 1.7 Miền hoạt động vi khuẩn oxy hoá sắt 29 Hình 1.8 Vi sinh vật địa phát triển cột lọc sinh học 31 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống xử lý asen nước ngầm phương pháp lọc sinh học 34 Hình 3.1 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước vật liệu lọc từ - mm, nồng độ asen đầu vào 45 khoảng 50 g/l Hình 3.2 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước vật liệu lọc từ - mm, nồng độ asen đầu vào 47 khoảng 50 g/l Hình 3.3 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước vật liệu lọc từ - mm, nồng độ asen đầu vào 49 khoảng 100 g/l Hình 3.4 Ảnh hưởng kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý asen tốc độ lọc 100 m/ngày nồng độ asen đầu 51 vào khoảng 50 g/l Hình 3.5 Ảnh hưởng kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 53 http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... ô nhiễm asen nước ngầm 17 1.6 Tiêu chuẩn hàm lượng asen nước uống 19 1.7 Các phương pháp xử lý asen 19 1.7.1 Các phương pháp xử lý asen giới 19 1.7.2 Các phương pháp xử lý asen nghiên cứu áp dụng... Hình 1.8 Vi sinh vật địa phát triển cột lọc sinh học 31 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống xử lý asen nước ngầm phương pháp lọc sinh học 34 Hình 3.1 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích thước... nồng độ asen nước ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật liệu lọc có kích thước từ - 56 mm tốc độ lọc 100 m/ngày Bảng 3.9 Ảnh hưởng nồng độ asen nước ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật