Nghiên cứu xử lý asen trong nước ngầm bằng phương pháp lọc sinh học(LUẬN văn THẠC sĩ KHOA học môi TRƯỜNG)

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 Hồ 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 cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tơi, 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 tnu.edu.vn http://www.lrc- 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 hố 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 22 dụng Việt Nam 1.8 Cơ sở lý thuyết phương pháp lọc sinh học 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 3.1 Diễn biến pH, nhiệt độ nồng độ oxy hồ tan q trình 39 39 thực nghiệm 3.2 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen 44 3.2.1 Ảnh hưởng tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen kích 44 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 46 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 48 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 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 55 suất xử lý asen 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 63 oxy hoá sắt mangan Kết luận kiến nghị 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 hố 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 10 Bảng 1.2 Tổng hợp kết xét nghiệm asen UNICEF hỗ trợ năm 2004 15 Bảng 1.3.Tổng hợp số tiêu phân tích mẫu nước ngầm Thành phố Hà Nội mùa khô 12/2000 - 2/2001 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 hồ tan q trình thực nghiệm 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 41 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 Hình 1.1 Sơ đồ vòng tuần hồn Asen mơi trường Trang Hình 1.2 Một số hình ảnh biểu bệnh nhiễm độc Asen gây 12 Hình 1.3 Bản đồ ô nhiễm Asen 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 hố 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 57 Qua đồ thị 3.7 ta thấy, điều kiện thí nghiệm, với nguồn nước ngầm đầu vào có hàm lượng asen khoảng 50 µg/l từ ngày 15/3/2011 - 02/4/2011, hiệu suất xử lý asen phương pháp lọc sinh học đạt từ 80 - 90% Với nguồn nước ngầm đầu vào có hàm lượng asen khoảng 100 µg/l từ ngày 18/4/2011 - 05/5/2011, hiệu suất xử lý asen đạt 85 - 92% Nồng độ As nước sau xử lý chế độ đạt QCVN 3.4.2 Ảnh hƣởng nồng độ asen nƣớc ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật liệu lọc có kích thƣớc từ - mm tốc độ lọc 210 m/ngày Kết nghiên cứu 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 210 m/ngày thể qua bảng 3.9 hình 3.8 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 - mm tốc độ lọc 210 m/ngày Ngày lấy mẫu 8/10/2010 11/10/2010 14/10/2010 26/11/2010 06/12/2010 13/12/2010 Asen nƣớc đầu vào (μg/l) 50 100 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Asen Hiệu suất nƣớc đầu (% ) (μg/l) 14.3 65 8.9 79 6.4 85 19.5 10.0 6.5 77 82 89 Cấp nƣớc Gián đoạn (1h chạy, 2h nghỉ) Gián đoạn (1h chạy, 2h nghỉ) http://www.lrc-tnu.edu.vn Asen nước đầu (μg/L) 50 100 - Tốc độ lọc 210 m/ngày - Vật liệu lọc: - 3mm 40 80 30 Nồng độ asen đầu vào khoảng 50 µg/l Nồng độ asen đầu vào khoảng 100 µg/l 60 40 10 20 26/11/10 13 /12/10 08 /10 /10 20 14 /10/10 Nồng độ As đầu (µg/l) Hiệu suất xử lý As (% ) Hiệu suất xử lý asen (%) 58 Thời gian Hình 3.8 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 210 m/ngày Đồ thị 3.8 bảng 3.9 cho ta thấy, nồng độ asen nước ngầm đầu vào khoảng 50 g/l từ ngày 08/10 - 14/10/2010, hiệu suất xử lý asen đạt 65 - 85% Nồng độ asen nước ngầm đầu vào khoảng 100 g/l từ ngày 26/11- 13/12/2010, hiệu suất xử lý asen đạt cao hơn, 77 - 89% Nhưng nồng độ asen nước sau xử lý chế độ nồng độ asen đầu vào khoảng 100 g/l cao so với chế độ nồng độ asen đầu vào khoảng 50 g/l Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 59 3.4.3 Ảnh hƣởng nồng độ asen nƣớc ngầm đầu vào tới hiệu suất xử lý asen vật liệu lọc có kích thƣớc từ - mm tốc độ lọc 400 m/ngày Kết nghiên cứu 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 400 m/ngày thể bảng 3.10 hình 3.9 Qua đồ thị 3.9 bảng 3.10 ta thấy, nồng độ asen nước ngầm đầu vào khoảng 50 g/l từ ngày 18/10 - 25/10/2010, hiệu suất xử lý asen 79 84% Còn chế độ nồng độ asen nước ngầm đầu vào khoảng 100 g/l từ ngày 16/12/2010 - 17/01/2011 đạt hiệu suất xử lý asen 79 - 86% Nồng độ asen nước sau xử lý chế độ nồng độ asen đầu vào khoảng 100 g/l cao 10ppb (không đạt QCVN) 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 - mm tốc độ lọc 400 m/ngày Ngày lấy mẫu Asen nƣớc đầu vào (μg/L) 18/10/2010 21/10/2010 50 Asen Hiệu suất nƣớc đầu (% ) (μg/L) 10,2 79 8,6 84 25/10/2010 7,0 84 20/12/2010 24/12/2010 01/01/2011 04/01/2011 17/01/2011 16,6 9,7 14,0 9,5 10,7 79 84 84 87 86 100 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Cấp nƣớc Gián đoạn (1h chạy, 2h nghỉ) Gián đoạn (1h chạy, 2h nghỉ) http://www.lrc-tnu.edu.vn 60 100 40 80 Nồng độ asen đầu vào khoảng 50 µg/l 30 20 Nồng độ asen đầu vào khoảng 100 µg/l 60 - Tốc độ lọc 400 m/ngày - Vật liệu lọc: - 3mm 40 Hiệu suất xử lý asen (%) Hiệu suất xử lý As (% ) 50 20 10 16/12/10 25/10/10 17/01/10 0 18/10/10 Nồng độ As đầu (µg/l) Asen nước đầu (μg/L) 10 Thời gian Hình 3.9 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 400 m/ngày Như vậy, tăng nồng độ asen nước ngầm đầu vào, hiệu suất xử lý asen phương pháp lọc sinh học cao Tuy nhiên, nồng độ asen nước sau xử lý chế độ nồng độ asen đầu vào 100 g/l cao so với chế độ nồng độ asen đầu vào 50 g/l * Tóm lại: Tổng hợp hiệu suất xử lý asen phương pháp lọc sinh học sử dụng vi khuẩn oxy hoá sắt mangan thể qua bảng 3.11 Kết bảng 3.11 cho thấy, xử lý asen phương pháp lọc sinh học sử dụng vi khuẩn oxy hoá sắt mangan cho hiệu suất loại bỏ asen cao Hiệu suất loại bỏ asen dao động từ 65 - 90%, thí nghiệm vận hành điều kiện thực nghiệm khác Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 61 Bảng 3.11 Hiệu suất xử lý asen nước ngầm phương pháp lọc sinh học Ngày lấy mẫu Tốc độ lọc, (m/ngày) Asen nƣớc đầu (μg/l) Hiệu suất Hiệu Hiệu loại bỏ As tổng (% ) suất loại bỏ Fe (%) suất loại bỏ Mn (%) Cấp nƣớc Kích thước vật liệu lọc - 5mm, nồng độ asen nước ngầm đầu vào khoảng 50 µg/l 19/11/2009 16/12/1009 29/1/2010 4/3/2010 25/4/2010 31/5/2010 29/6/2010 22/9/2010 25/9/2010 27/9/2010 100 400 30/9/2010 8,1 6,5 7,4 7,4 5,2 6,7 8,0 75 88 90 80 90 90 85 98 99 97 95 100 100 NA 20 -12 53 KPH KPH KPH 11,8 4,7 5,4 75 82 82 87 91 90 -9 43 41 Gián đoạn (1h chạy, 3h nghỉ) 12,6 66 76 42 11,5 67 70 41 Gián đoạn (1h chạy, 3h nghỉ) 600 2/10/2010 Liên tục Gián đoạn (1h chạy, 3h nghỉ) Kích thước vật liệu lọc - 3mm, nồng độ asen nước ngầm đầu vào khoảng 50 µg/l 8/10/2010 14,3 65 91 42 Gián 11/10/2010 210 8,9 79 NA NA đoạn (1h 14/10/2010 6,4 85 NA NA chạy, 3h nghỉ) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 62 18/10/2010 21/10/2010 25/10/2010 400 29/10/2010 10,2 8,6 7,0 79 84 84 NA NA NA NA NA NA Gián đoạn (1h chạy, 3h nghỉ) 10,7 68 NA NA 9,3 74 NA NA Gián đoạn (1h chạy, 3h nghỉ) 600 05/11/2010 Kích thước vật liệu lọc 1-3mm, nồng độ asen nước ngầm đầu vào lên khoảng 100 µg/l 26/11/2010 19,5 77 NA NA 06/12/2010 210 10,0 82 NA NA 13/12/2010 6,5 89 NA NA Gián 20/12/2010 16,6 79 NA NA đoạn (1h 24/12/2010 9,7 84 NA NA chạy, 3h nghỉ) 01/01/2011 400 14.0 84 NA NA 04/01/2011 9,5 87 NA NA 17/01/2011 10,7 86 NA NA Kích thước vật liệu lọc 1-3mm, nồng độ asen nước ngầm đầu vào lên khoảng 50 µg/l 15/03/2011 90 89 -10 Gián 22/03/2011 100 10 81 NA NA đoạn (1h 25/03/2011 90 94 chạy, 2h 02/04/2011 90 94 nghỉ) Kích thước vật liệu lọc 1-3mm, nồng độ asen nước ngầm đầu vào lên khoảng 100 µg/l 18/4/2011 22/4/2011 26/4/2011 05/5/2011 100 12 85 90 89 92 95 95 95 95 0 0 Gián đoạn (1h chạy, 2h nghỉ) NA - Khơng phân tích KPH - Khơng phát Mn - không phát thấy nước ngầm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 63 Kết bảng 3.11 cho thấy, phương pháp lọc sinh học sử dụng vi khuẩn oxy hoá sắt có khả loại bỏ sắt chừng mực hệ thống có khả xử lý Mn Với kích thước vật liệu lọc từ - 5mm, tốc độ lọc 100 m/ngày (khoảng 4,2 m/h) từ 19/11/2009 đến 29/6/2010, hiệu suất xử lý sắt 95 - 100% Ở tốc độ lọc 400 m/ngày (16,7 m/h) từ 22 - 27/9/2010, hiệu suất xử lý sắt đạt khoảng 90% Khi tăng tốc độ l ọc lên 600 m/ngày (25 m/h) sau ngày 27/9/2010, hiệu suất xử lý sắt giảm xuống 70 - 76% 3.5 ƢU NHƢỢC ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC SỬ DỤNG VI KHUẨN OXY HOÁ SẮT, MANGAN 3.5.1 Ƣu điểm Ưu điểm cơng nghệ lọc sinh học có hệ thống lọc đơn giản, tương tự hệ thống lọc cát truyền thống, thuận tiện, lắp đặt vận hành hệ thống đơn giản Hệ thống hoạt động chế độ: cấp nước liên tục cấp nước gián đoạn Hệ thống có tốc độ lọc cao, thiết bị sử dụng nhỏ gọn Vì thế, không gian cần thiết cho hệ thống tương đối nhỏ, dẫn đến giảm chi phí đầu tư Khơng phương pháp hấp phụ, định kỳ phải thay vật liệu hấp phụ, phương pháp không cần thay đổi vật liệu lọc lọc Do hệ thống có trình rửa ngược nhằm hạn chế lắng đọng cặn FeO x MnOx nhằm trì tốc độ lọc hoạt động vi sinh vật hệ thống Đồng thời hệ thống sử dụng vật liệu lọc sẵn có, rẻ tiền sử dụng thời gian dài Không giống phương pháp khác (phương pháp oxy hoá - cộng kết tủa, phương pháp lắng, ), phương pháp lọc sinh học không sử dụng hoá chất (các chất sử dụng cho trình oxy hố: khí clo, hypochloride, ozon, permanganate, H2O2, tác nhân Fenton (H2O2/Fe2+) ), không cần tiền xử lý mà hiệu xử lý cao Vì vậy, chi phí xử lý thấp thân thiện với mơi trường Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 64 Sử dụng phương pháp lọc sinh học, chi phí vận hành thấp Chủ yếu chi phí điện Theo tính tốn, với qui mơ hệ thống 500l/giờ, hệ thống tiêu tốn khoảng 0,5kWh/m3 điện năng, chi phí vận hành khoảng 750 đồng/m3 (giá điện 1500 đồng/kWh) Với lợi trên, hệ thống lọc sinh học áp dụng qui mô tập trung phi tập trung Chính mà hệ thống giải pháp có tính khả thi kinh tế việc xử lý nguồn nước ngầm nhiễm asen làm nước ăn uống, sinh hoạt cho Việt Nam nước phát triển 3.5.2 Nhƣợc điểm - Nguồn gốc sinh học hệ thống vi khuẩn oxy hoá sắt mangan Chính để xử lý asen nước ngầm phương pháp bắt buộc nguồn nước đầu vào phải đồng thời nhiễm As, Fe Mn - Giai đoạn rửa ngược hệ thống bắt buộc, khơng có giai đoạn hệ thống bị tắc ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật Đồng thời, giai đoạn rửa ngược lại có lượng nước thải khơng nhiều chứa hàm lượng lớn As, Fe, Mn chất cặn chưa xử lý thải môi trường Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua thời gian tiến hành nghiên cứu hệ thống lọc sinh học xử lý asen nước ngầm sử dụng vi khuẩn oxy hoá sắt mangan từ tháng 9/2009 đến tháng 5/2011, đề tài có số kết luận sau: 1) Phương pháp lọc sinh học sử dụng vi khuẩn oxy hố sắt mangan có khả xử lý asen nước ngầm với hiệu suất cao, đạt 92% Phương pháp đồng thời loại bỏ sắt chừng mực có khả xử lý mangan 2) Tốc độ lọc có ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý asen Khi tốc độ lọc tăng hiệu suất xử lý asen có xu hướng giảm Tuy nhiên, ảnh hưởng không đáng kể Tốc độ lọc tăng đến 400m/ngày, hiệu suất xử lý asen đạt cao, từ 75 - 87% 3) Trong phạm vi điều kiện nghiên cứu, kích thước vật liệu lọc có ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý asen Khi sử dụng vật liệu lọc có kích thước từ 3mm cho hiệu suất xử lý asen cao so với vật liệu lọc kích thước từ 5mm điều kiện vận hành tương tự 4) Phương pháp lọc sinh học xử lý nước ngầm có chứa hàm lượng lớn asen Khi nồng độ asen đầu vào khoảng 50 µg/l, hiệu suất xử lý asen dao động từ 68 - 90%; nồng độ asen đầu vào khoảng 100 µg/l, hiệu suất xử lý asen dao động khoảng 77 - 92% 5) Chế độ vận hành hệ thống liên tục hay gián đoạn không ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý asen Chế độ vận hành liên tục, hiệu suất xử lý asen đạt từ 75 90%, chế độ vận hành gián đoạn hiệu suất xử lý asen đạt từ 80 - 90% 6) Phương pháp lọc sinh học có hệ thống đơn giản, dễ vận hành, chi phí đầu tư chi phí xử lý thấp, khơng sử dụng hố chất, khơng cần tiền xử lý có hiệu suất xử lý asen cao, áp dụng cho quy mô xử lý tập trung quy mơ hộ gia đình Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 66 KIẾN NGHỊ - Tiếp tục nghiên cứu hiệu suất xử lý asen hệ thống nồng độ asen nước đầu vào cao 100µg/l - Nghiên cứu hiệu suất xử lý hệ thống vật liệu lọc khác Đồng thời có giải pháp xử lý nước thải trình rửa ngược để hệ thống thật thân thiện với môi trường - Đối với khu vực bị nhiễm asen sắt nước ngầm, đề nghị nhân rộng mơ hình phương pháp lọc sinh học để xử lý asen Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt 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 nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến cộng đồng giải pháp phòng ngừa, Hà Nội, 2000, 21 - 32 Lê Huy Bá (2006), “Độc học môi trường bản”, Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Hồ Vương Bính, Đặng Văn Can, Phạm Văn Thanh, Bùi Hữu Việt, Phạm Hùng Thanh (2000), “Ô nhiễm Asen sức khoẻ cộng đồng”, Hội thảo quốc tế ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến sức khoẻ giải pháp phòng ngừa, Hà Nội Nguyễn Văn Đản, Tống Ngọc Thanh (2001), “Về khả nhiễm bẩn Arsenic nguồn nước đất Việt Nam”, Hội nghị Asen nước sinh hoạt xây dựng kế hoạch hành động, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, Hà Nội Cao Thế Hà, Nguyễn Hoài Châu (1999), “Những nguyên lý công nghệ xử lý nước sinh hoạt”, Hội thảo Quốc tế ô nhiễm Arsen, Hà Nội Trần Hữu Hoan (no date), “Asen nước uống giải pháp phòng chống”, http://vinachem.com.vn/XBP%5CVienhoa%5CMT %5Cbai1.htm, 25/6/2011 Nguyễn Thị Huệ (2004), “ Hiện trạng ô nhiễm asen nước ngầm Việt Nam”, Viện Công nghệ Môi trường, Hà Nội Phan Đỗ Hùng, Nguyễn Thế Đồng, Nguyễn Hồi Châu, Đào Bích Thuỳ Kim Ngọc Mai (2005), “Xử lý asen nước ngầm phương pháp oxy hố - cộng kết tủa kết hợp”, Viện Cơng nghệ Môi trường, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 68 Phan Đỗ Hùng cộng (2011), “Kết thực nghiệm xử lý asen nước ngầm hệ thống lọc sinh học pilot Việt Nam”, Hội thảo xử lý đồng thời asen sắt nước ngầm phương pháp lọc sinh học, Viện khoa học công nghệ Việt Nam, Hà Nội 10 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn (2010), “Cơ chế gây độc Asen khả giải độc Asen vi sinh vật”, Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo 11 Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Xuân Huân, Lê Thị Ngọc Anh (2010), “Nghiên cứu xử lý asen nước ngầm số vùng nơng thơn hydroxit sắt (III)”, Tạp chí khoa học ĐHQGHN, Khoa học tự nhiên công nghệ 26 (2010) 165 - 171 12 Phạm Văn Lâm (2011), “Loại bỏ asen nước ăn uống vật liệu nanocomposite NC-MF NC-F20 tự chế tạo”, Viện Hóa học - Viện khoa học công nghệ Việt Nam, Hà Nội 13 Đặng Minh Ngọc, Nguyễn Khắc Hải CS, Chander Badloe, Nguyễn Quý Hoà (2004), “Đánh giá ảnh hưởng độc hại asen trog guồn nước ngầm tới sức khoẻ cộng đồng dân cư Hà Nam”, Chương trình hội nghị khoa học - Trường ĐHKHTN chủ đề “Những vấn đề Khoa học Công nghệ liên quan đến ô nhiễm asen -hiện trạng, ảnh hưởng đến sức khoẻ công nghệ xử lý”, Hà Nội 14 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (1999), “Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải”, Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội 15 Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Văn Tín, Đỗ Hải (2000), “Một số công nghệ xử lý asen nước ngầm, phục vụ cho cấp nước sinh hoạt đô thị nông thôn”, Hội thảo quốc tế ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến cộng đồng giải pháp phòng ngừa, Hà Nội 16 Đào Mạnh Phú (2010), “Nghiên cứu biến động theo mùa số thành phần hoá học liên quan tới q trình nhiễm asen nước ngầm huyện Đan Phượng, Hà Nội”, Luận văn Thạc sĩ Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, Hà Nội Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 69 17 Nguyễn Thị Phương Thảo, Đỗ Trọng Sự (1999), Báo cáo Hội nghị Ô nhiễm Asen Bộ Kế hoạch Đầu tư 18 Anh Thi (2011), “Asen - sát thủ vơ hình”, http://hoanggiatts.com/index.php?option=com_content&view=article&i d=70%3Aasen&catid=1%3Alatest-news&Itemid=1&lang=en , 25/6/2011 19 Đào Bích Thuỷ (2005), “Nghiên cứu xử lý asen nước ngầm phương pháp kết tủa với hydroxit sắt, phương pháp kết hợp oxy hoá cộng kết tủa với hydroxit sắt”, Luận văn Thạc sĩ Môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội 20 UNICEF, United Nation Children’s Fund (2002), “Hướng tới giảm nhẹ ô nhiễm Arsen Việt Nam”, Hội thảo Quốc tế ô nhiễm Asen, Hà Nội 21 UNICEF (2004), “Ô nhiễm thạch tín nguồn nước sinh hoạt Việt Nam - Khái quát tình hình biện pháp giảm thiểu cần thiết”, UNICEF Việt Nam, Hà Nội 22 “Nước nhiễm asen nguy hiểm nào”, http://hanico.vn/Tintuc/Nuoc-nhiem-asen-nguy-hiem-nhu-the-nao.html, 25/6/2011 II Tiếng Anh 23 Clifford, D.A.G Ghurye et al (1997), “Phases & City of Albuquerque Arsenic Study Field Studies on Arsenic Removal in Albuquerque, New Mexico using the University of Houston/EPA Mobile Drinking Water Treatment Research Facility”, University of Houston, December 1997 24 Chowdhury, T.R et al (1999), "Arsenic Poisoning in the Ganges Delta”, Nature 401, 545 -546 25 Dainichi Colsultant (1998), “Available technologies for Arsenic treatment, advantages and disadvantages”, Inc, Gifu, Jaoan Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 70 26 DPHE, UNICEF, Government of people’s republic of Bangladesh (1998), “Proposed arsenic testing guidelines for new tubewell installation in Bangladesh” 27 Fields, Keith, Abraham Chen, and Lili Wang (2000), “Arsenic Removal from Drinking Water by Iron Removal Plants”, EPA 600-R-00-086 28 Y Fujikawa cộng (2011), “The basic principle of biological filtration and the pilot test results in Japan”, Seminar on biological filtration for simultaneous removal of arsenic and iron from water, Hà Nội 29 Ioannis A Katsoyiannis, Anastasios I Zouboulis (2002), “Removal of arsenic from contaminated water sourse by sorption onto iron-oidecoated polymeric materials”, Water Research, 36, 5141-5155 30 Lehimas G.F.D, Chapman J.I vµ Bourgine F.P (2001), “Arsenic removal from groundwater in conjunction with biological - iron remova”l, Journal of Chartered Institution of Water and Environmental Management 15: 190-192 31 O.S Thirunavukkarasu, T Viraraghavan, K.S Subramanian and S Tanjore (2002), “Organic arsenic removal from drinkingwater”, Urbanwater 4, 415-421 32 “Biology of iron and manganese - depositing bacteria”, www.annualreviews.org/aronline by Kyoto University (Multi-site for EBVC) on 09/21/2007 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 71 PHỤ LỤC Hệ thống lọc sinh học đặt trường mầm non xã Tự Nhiên, Thường Tín, Hà Nội Vật liệu lọc - sỏi nhẹ kemramit Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ... 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 22... xử lý asen nước ngầm phương pháp lọc sinh học MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu phát triển hệ thống xử lý asen phương pháp lọc sinh học sử dụng vi khuẩn oxy hóa sắt mangan (IRB), ứng dụng xử lý nước. .. phân tích hàm lượng asen nước ngầm trước sau xử lý, đưa hiệu suất xử lý - Đưa yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý asen phương pháp sinh học - Đưa mơ hình xử lý asen nước ngầm phù hợp với điều