Báo viết trình bày một số nghiên cứu của nhóm tác giả về những nguyên nhân gây suy thoái do nội tại bản thân các giếng khoan vùng địa chất có thành tạo bở rời của ĐBSCL và đưa ra các giải pháp khoa học công nghệ phù hợp để xử lý nhằm nâng cao hiệu suất khai thác các giếng khoan này.
KHOA HỌC CƠNG NGHỆ NGUN NHÂN SUY THỐI GIẾNG KHOAN KHU VỰC CÓ THÀNH TẠO BỞ RỜI VÙNG ĐBSCL - ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHỤC HỒI NÂNG CAO HI ỆU SUẤT GI ẾNG KHOAN Lương Văn Thanh, Phạm Văn Tùng, Nguyễn Trường Thọ, Nguyễn Thanh Tùng,Hà Thị Xuyến, Lương Thu Hương Viện Kỹ thuật Biển Tóm tắt: Vùng ĐBSCL với mật độ sông, rạch dày đặc, nhiên vào thời điểm mùa khơ nguồn nước cung cấp cho sinh hoạt lại khan ảnh hưởng xâm nhập mặn (từ biển) ô nhiễm nước phèn nội Do nhu cầu cần sử dụng nước quanh năm nên địa bàn ĐBSCL có hàng ngàn giếng khoan công suất lớn hoạt động Số lượng giếng khoan ngày gia tăng hàng năm theo nhu cầu sử dụng nước Tuy nhiên, tác động tác nhân ảnh hưởng mặn, phèn, phiến sét,… chất hóa học tồn nước ngầm nhiều giếng khoan sau thời gian đưa vào sử dụng bị suy thoái làm ảnh hưởng lớn đến khả khai thác Báo báo trình bày số nghiên cứu nhóm tác giả nguyên nhân gây suy thoái nội thân giếng khoan vùng địa chất có thành tạo bở rời ĐBSCL đưa giải pháp khoa học công nghệ phù hợp để xử lý nhằm nâng cao hiệu suất khai thác giếng khoan Từ khóa:Thành tạo bở rời, Hiệu suất khai thác, Suy thoái giếng khoan, Cải tạo giếng khoan, ô nhiễm nước ngầm Summary: There is the high density of the rivers and canals in the Mekong Delta, but it is very lack of fresh water for domestic water supply due to the effects of salinity intrusion and acid water from the acid sulphate soils Due to the fresh water demand all year around, there are thousands of high productivity drilled-well in operation in the Mekong Delta The number of wells is increasing yearly according to water demand However, the effects of salinity, acid, clay,… and chemical materials in the ground water causing the degradation of drilled wells The paper has identified the reasons for the degradation causing by the internal problems of well itself in the unconsolidated formation in Mekong Delta and provide the suitable scientific and technological solutions to improve the well-yield Keywords: Unconsolidated materials zone, well pumped productivity, well deterioration, wellyield improvement, ground water pollution * MỞ ĐẦU Theo thống kê chưa đầy đủ từ nguồn tài liệu cấp phép khai thác Cục Quản lý tài nguyên nước, Sở Tài nguyên M ôi trường, tài liệu khảo sát Liên đoàn Điều tra Quy hoạch Tài nguyên nước miền Nam, Đồng Ngày nhận bài: 13/3/2018 Ngày thông qua phản biện: 18/4/2018 Ngày duyệt đăng: 26/4/2018 Bằng Nam Bộ (ĐBNB) [1] có khoảng 2.420 lỗ khoan khai thác nước đất tầng chứa nước đất đá bở rời, 116 giếng khai thác tầng chứa nước bazan đá cứng có đường kính độ sâu khác Số lỗ khoan khai thác tầng, phức hệ chứa nước thống kê sau: Các tầng chứa nước Pleistocen (qp1 qp2-3): 432 lỗ khoan; Các tầng chứa nước Pliocen (n2): 1.840 lỗ khoan; Tầng chứa nước M iocen thượng (n13): 148 lỗ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ khoan; Phức hệ chứa nước thành tạo Bazan: 66 lỗ khoan; Phức hệ chứa nước thành tạo Jura: 50 lỗ khoan Trong thực tế số lượng lỗ khoan khai thác cao nhiều lần chưa tiến hành công tác kiểm kê tài nguyên nước đất Vùng Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) khu vực địa chất có thành tạo bở rời với tầng chứa nước nằm sâu (tầng Pleistocen (qp1 qp2-3), Pliocen (n2)) Hiện nay, hàng ngàn giếng khoan (giếng công nghiêp) hàng ngày khai thác lượng lớn nước đất phục vụ nhiều mục đích khác cho phát triển kinh tế xã hội cấp nước cho sinh hoạt, nông nghiệp, thủy sản, chế biến,… Sau thời gian đưa vào sử dụng, nhiều giếng khoan có tốc độ suy thoái nhanh làm cho nguồn nước khai thác bị suy giảm Hầu hết giếng hư hỏng hay bị suy thoái nặng bị hủy bỏ đơn vị quản lý thường khoan giếng để thay làm tốn thêm chi phí N gồi ra, giếng bị suy thối khơng sử dụng tiềm ẩn nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước ngầm tầng sâu có khả dẫn nguồn nhiễm từ mặt đất xuống Hiện chưa có tiêu chuẩn, quy trình cụ thể nhằm phân tích ngun nhân suy thối loại giếng khoan giải pháp xử lý thích hợp Các giải pháp dừng mức dùng máy nén khí súc rửa lại giếng khoan sử dụng số loại hóa chất để làm tan mảng bám trong giếng khoan suy giảm hiệu suất khai thác nguyên nhân ống lọc bị ăn mòn điện hóa, lấp nhét sét, cát mịn, bị đóng cặn tích tụ vi khuẩn sắt, mangan Phân tích trạng tìm ngun nhân suy thối nội thân giếng khoan khu vực Nam bộ, từ tìm giải pháp khoa học cơng nghệ để phục hồi nâng cao hiệu suất giếng khoan lựa chọn giải pháp phù hợp để xử lý với loại hình suy thối khác mục tiêu hướng đến ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, Đ ỊA CHẤT THỦY VĂN VÙNG ĐBS CL Đặc điểm khí hậu Khí hậu khu vực ĐBSCL mang tính chất đặc trưng vùng nhiệt đới gió mùa với nhiệt cao quanh năm, lượng mưa lớn phân bố theo mùa có lượng mưa khác rõ rệt M ùa mưa từ tháng ÷ 10 tương ứng gió Tây Nam, chiếm 90% tổng lượng mưa năm M ùa khơ từ tháng 11 ÷ năm sau tương ứng gió mùa Đơng - Bắc, chiếm khoảng 10% tổng lượng mưa năm Lượng mưa hàng năm trung bình từ 1.200 ÷ 1.400 mm Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm 80 – 82 % Nhiệt độ trung bình hàng năm 27,2 ÷ 27,7oC Địa hình, địa mạo thổ nhưỡng Địa hình vùng ĐBSCL tương đối phẳng, độ cao trung bình 3÷5m, có khu vực cao 0,5÷1m so với mực nước biển, hình thành từ trầm tích phù sa bồi dần qua kỷ nguyên thay đổi mực nước biển; qua giai đoạn kéo theo hình thành giồng cát dọc theo bờ biển Những hoạt động hỗn hợp sơng biển hình thành vạt đất phù sa phì nhiêu dọc theo đê ven sông lẫn dọc theo số giồng cát ven biển đất phèn trầm tích đầm mặn trũng thấp vùng Đồng Tháp Mười, tứ giác Long Xuyên – Hà Tiên, tây nam sông Hậu bán đảo Cà M au Đặc điểm địa chất trữ lượng khai thác nước đất an toàn Theo tài liệu Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam năm 2006, ĐBSCL đới kiến tạo - sinh khoáng tương đối độc lập, có móng vỏ lục địa tiền CamBri, bị sụt lún Jura sớm trải qua chế độ rìa lục địa vào M esozoi muộn Vào cuối M esozoi Kainozoi, đới Đà Lạt bị hoạt hóa mạnh mẽ Trong Neogen - Đệ tứ phần lãnh thổ tham gia vào bồn trũng M êKông bị sụt lún mạnh lấp TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC đầy trầm tích lục nguyên Trên địa bàn ĐBSCL phát triển chủ yếu thành tạo trầm tích Neogen - Đệ tứ Địa chất khu vực ĐBSCL xác định chủ yếu có thành tạo bở rời Theo kết khoa học công nghệ đề tài mã số KC.08.06/11-15 [1], tổng lượng tài nguyên nước đất đồng Nam Bộ (65.615.503,33 m /ngày) hình thành chủ yếu từ nguồn tích chứa tầng chứa nước CƠNG NGHỆ (60.527.608,33 m3/ngày), nguồn bổ cập tự nhiên không đáng kể (5.087.895,00 m3/ngày gồm: từ nước mưa, dòng chảy tự nhiên qua ranh giới tổng lượng bổ cập từ hồ Dầu Tiếng) Vì trữ lượng khai thác an toàn phải dựa vào nguồn thấm xuyên tầng chứa nước trình khai thác (Bảng 1) Hình mô tả tầng chiều sâu chứa nước tầng theo lát mặt cắt vùng ĐBSCL Bảng 1: Trữ lượng khai thác nước an toàn khu vực Nam Bộ [1] TT Tổng Tầng chứa nước qp3 qp23 qp1 n22 n21 n13 Khối lượng nước trữ tự nhiên 54.937.066.217,37 127.746.934.104,26 87.698.774.099,52 115.785.426.971,91 150.554.827.058,03 69.643.464.133,60 606.366.492.584,69 Tài nguyên tĩnh dự báo 5.493.706,62 12.774.693,41 8.769.877,41 11.578.542,70 15.055.482,71 6.964.346,41 60.636.649,26 Trữ lượng khai thác an toàn 1.648.111,99 4.704.508,02 3.171.863,22 3.613.962,81 4.519.644,81 2.089.303,92 19.747.394,78 chứa nước có khả khai thác thuận lợi Vì người dân thường chọn giải pháp khai thác nước ngầm làm nguồn nước chủ yếu phục vụ cho cấp nước sinh hoạt, phần cho sản xuất chế biến CÁC N GUYÊN N GUYÊN N HÂN S UY THO ÁI DO NỘI TẠI BẢN THÂN GIẾN G KHO AN Hình Các tầng chứa nước khu vực Nam Bộ [1] Nhận xét: Từ đặc điểm khí hậu thời tiết có tháng mùa khơ mưa nhiệt độ cao quanh năm, địa hình thấp phẳng trải rộng làm cho nước mặn từ biển dễ xâm nhập sâu vào đất liền mùa khô,… dẫn đến nước vào mùa khô khan Trong đặc điểm địa chất địa chất thủy văn có thành tạo bở rời, nhiều tầng địa chất Trên sở nghiên cứu, đánh giá đặc điểm địa chất thủy văn, đặc điểm tầng chứa nước, cấu trúc giếng khoan, trạng suy giảm lưu lượng, hiệu suất giếng khoan khai thác, đặc biệt kết khảo sát đo đạc Camera lỗ khoan điển hình bị suy giảm nguồn nước khu vực Nam thực đề tài KHCN cấp Nhà nước [5]… xác định số nguyên nhân gây suy thoái giếng khoan sau: Suy thoái tác động vi sinh vật Nơi có nguồn nước đất nhiễm phèn, TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ nước có chứa sắt, chất hữu cơ, N P thức ăn tốt môi trường thuận lợi để số loại vi khuẩn phát triển vi khuẩn hấp thụ sắt, vi khuẩn hấp thụ mangan loại vi khuẩn hữu khác Các loại vi khuẩn trình hoạt động sống tạo sản phẩm hỗn hợp gắn kết hạt bùn bẩn vô hữu có nước làm tắc, chít khe rỗng tầng chứa nước quanh ống lọc gây tượng ăn mòn, rỉ sét làm thối hóa kết cấu giếng Các tượng suy thoái giếng đặc tính tầng chứa nước thể Bảng Bảng 2: Một số tượng suy thoái giếng đặc tính tầng chứa nước[3] Cấu tạo địa chất tầng chứa nước Cát bồi lắng Cát sạn sỏi Đá vơi nứt nẻ Nham thạch Lớp vơ định hình Trầm tích rắn Trầm tích bở rời Các tượng thường xuất Tắc lắng đọng cát mịn sét, lắng đọng mảng bám hợp chất sắt, mangan bít tắc vi khuẩn làm giảm cơng 2-5 năm suất giếng, hư hại kết cấu giếng Bít tắc khe rỗng lớp chứa nước, hư hại kết cấu 6-10 năm giếng, tăng lượng cát lọt vào giếng Bít tắc cặn hóa học sinh học bám vào khe nứt 6-12 năm mạch hở, nước đục sét, phù sa, lắng đọng cặn carbonnat Bít tắc cặn bám, sét 6-12 năm Bít tắc khe rỗng lắng đọng sét, bùn, sản phẩm 12-15 năm khống hóa Bít tắc sắt mangan hòa tan giảm công suất giếng 6-8 năm Lọt cát mịn, phù sa, sét bít tắc sinh học, dính bám làm tắc 5-8 năm lỗ rỗng lắng đọng hóa học, phá hoại kết cấu giếng Vấn đề vi khuẩn sắt hay mảng bám rỉ sắt biết đến vấn đề phức tạp có phạm vi rộng Đó tượng tự nhiên, vi sinh vật tương tác với kim loại khoáng chất môi trường xung quanh Các mảng bám rỉ sắt ảnh hưởng đến giếng khoan hệ thống cấp nước toàn giới với tất dạng tầng chứa nước môi trường từ bị nhiễm độc sơ khai khí hậu từ vùng cực vùng nhiệt đới Ở số địa điểm gây thiệt hại lớn vùng khác, lại xem gây tác hại khơng đáng kể Hình ảnh vi khuẩn sắt Hình K ết khảo sát đo đạc camera giếng khoan khu vự c ĐBSCL thuộc đề t ài KH CN [5] phát hiệu hầu Chu kỳ làm hết giếng khoan bị tác động vi s inh vật làm s uy giảm khả khai thác giếng khoan mứ c độ khác (Hình 3) Theo International school of Well dr illing, vi khuẩn s loại mảng bám số nhiều loại, bao gồm tính chất bùn nhớt từ màu vàng nhạt màu trắng gốc lưu huỳnh M ảng bám mangan, chí nhơm tìm thấy số hệ thống cung cấp nước ngầm M ảng bám sắt loại mảng bám khác a màng sinh học mà có vi s inh vật hoạt động chết, phần vỏ thân chúng, chất thải tiết chất khác trình trao đổi chất phân tử oxit hydroxit kết dính chặt vào M inh họa hình4 hình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình Vi khuẩn vi sinh vật nước qua kính hiển vi [7] Hình Một phần ống lọc bị lấp nhét [5] Hình Mảng bám sắt loại khác qua kính hiển vi[7] Hình Quá trình tạo thành mảng bám vi sinh [7] Các phân tử sắt thường bao phủ cấu trúc vi khuẩn bên Tuy nhiên, dạng vi khuẩn bao gồm nhiều loại việc xác định cụ thể chủng loại khó, chí số loại chưa đề cập văn liệu Những màng sinh học sản phẩm tự nhiên thông thường chúng khơng có hại Những mảng bám sắt tự nhiên thường hoạt động lớp lọc sắt sơ bên giếng có tác dụng tích cực số trường hợp Các yếu tố gây mảng bám sắt cách tự nhiên biến đổi theo chiều hướng xấu bao gồm: thiết kế lựa chọn vật liệu giếng, ống dẫn, ống lọc, chọn biện pháp xử lý nước không đảm bảo trình khai thác giếng Sự thiết kế, lựa chọn vật liệu khơng phù hợp sai sót q trình thi cơng dẫn đến ăn mòn, tăng tính chất oxit hóa hạn chế làm việc ống lọc, ống dẫn, khóa van thâm nhập loại vi sinh vật khơng mong muốn Tác động hóa học Trong nước ngầm có chứa sắt mangan hòa tan, vận tốc áp lực nước quanh giếng thay đổi dẫn đến tượng lắng đọng hợp chất sắt mangan Trong thời gian dài sử dụng giếng khoan, nước có độ cứng cao lắng đọng CaCO3 , vật liệu kết tủa bám quanh hạt cát - sỏi thành khe rỗng ống lọc gây bít - tắc giếng, làm suy giảm hiệu suất TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ khai thác giếng khoan Ảnh hưởng thơng số thủy hóa đến q trình suy thối giếng Bảng M ột nguyên nhân khác xảy phổ biến khu vực ĐBSCL mà đề tài KHCN [5] khảo sát camera phát ống chống bị thủng, xảy với giếng khoan có ống chống thép tráng kẽm Trong nước ngầm có nhiều tầng nước nhiễm mặn, ống chống bắt buộc phải nối với theo chiều dài điểm nối đường hàn nơi dễ bị ăn mòn có giải pháp hạn chế ăn mòn Qua thời gian ống bị ăn mòn tạo thành lỗ thủng mước mặn xâm nhập vào tầng chứa nước (thông tầng) lẫn vào nước khai thác Khi lỗ thủng đủ lớn (thường xảy nhiều nơi ống chống dọc chiều sâu giếng) nước nhiễm mặn vượt tiêu chuẩn cho phép người sử dụng bắt buộc phải huy bỏ giếng mà khó cải tạo Hình ảnh khảo sát thể hình hình Bảng 3: S ự thay đổi thơng số thủy hóa làm tăng q trình suy thối giếng[4] Thay đổi số Độ hòa tan sắt mangan pH Bicarbonnat HCO3Độ dẫn điện nước Nhiệt độ nước Nguyên nhân hậu Thay đổi điều kiện oxy hóa khử, áp lực khí nước Thay đổi cân động hợp chất carbonnat Gây thay đổi áp lực khí giải phóng CO2 xâm nhập mặn, nước rỉ qua ống vách từ tầng xuống Do môi trường thay đổi Ở đới chứa nước nằm gần mặt đất thành phần lớp cặn hóa học thường liên quan đến lắng đọng hợp chất sắt Fe2O3, Fe(OH)3, Ngun nhân khí CO2 tách rời khỏi nước đất bão hòa khí Hình Vết nứt độ sâu 20,90m [5] Tác động học Nguyên nhân lựa chọn khơng phù hợp kích thước ống lọc so với đới xung quanh Nếu kích thước lỗ đục ống lọc O2 cung cấp từ khơng khí N gười ta phân biệt cặn sắt đặc điểm màu vàng, làm bẩn tay Sự có mặt nước thể mảng cặn bám ống thu nước máy bơm Hình Vết thủng mối hàn nối ống độ sâu 44,92m [5] lớn hạt sỏi lọc ngược dẫn đến cát hóa giếng khoan Ngược lại, kích thước lỗ đục ống lọc nhỏ xảy cặn học Theo thời gian hạt cát tích đọng lại ngày nhiều, tạo thành lớp cặn bao TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC quanh bề mặt ống lọc, gây cản trở vận động nước đến giếng khoan Để thiết kế ống lọc chọn kích thước sỏi lọc ngược hợp lý, việc thử nghiệm để xác định thành phần hạt đới chứa nước điều cần thiết Dưới tác dụng học, nước qua lớp cát sỏi bao quanh ống lọc vào giếng có tác dụng trình lọc học, làm chặt hạt cát lại tác dụng dòng chảy giữ hạt bùn bẩn bề mặt làm giảm kích thước lỗ rỗng, sau thời gian dài làm giảm hiệu suất khai thác M ột số nguyên nhân khác thường xảy khu vực ĐBSCL mà đề tài KHCN [5] CÔNG NGHỆ khảo sát camera phát ống bị vỡ (thường ống nhựa uPVC), nhiều nguyên nhân như: (i) việc đặt bơm khai thác vị trí lâu ngày, bơm hoạt động có độ rung cọ vào thành giếng làm hư hỏng ống chống; (ii) ống bị vỡ nhiều nguyên nhân, q trình thi cơng hay vận hành, đặc biệt điểm nối làm vỡ ống; (iii) máy bơm chìm hoạt động tải tạo nhiệt độ cao xung quanh bơm nước không kịp làm mát gây biến dạng ống chống thành giếng Kết khảo sát điển hình giếng khoan thuộc nhà máy cấp nước số 1, Tân Hưng, Long An Hình Tại độ sâu 34,77m phát dấu vết bơm khai thác va chạm với thành giếng [5] Hình Dấu vết thân bơm vị trí bị hư hỏng [5] Hình 10 Ống chống đường kính 250mm bị đâm thủng [5] Hình 11 Một giếng khác, bơm bị mắc kẹt giếng khoan [5] CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ S UY THOÁI NÂNG CAO HIỆU S UẤT GIẾNG KHOAN Các bước xử lý suy thoái Sau xác định nguyên nhân gây suy thoái giếng khoan đưa giải pháp xử lý suy thoái phù hợp với trường hợp M ỗi giải pháp xử lý nâng cao hiệu suất giếng khoan cần trải qua quy trình xử lý theo bước sau: Bước 1: Xác định thông số thiết kế TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ khảo sát trạng đặc trưng giếng (đường kính ống chống, ống lọc; độ sâu giếng; kết cấu giếng, vật liệu kết cấu, lưu lượng, chất lượng nước, mực nước tỉnh – động,…) Bước 2: Tháo dỡ thiết bị khai thác bên giếng, chuẩn bị không gian xử lý thơng thống tách biệt, mương dẫn nước Bước 3: Bơm vét nước ô nhiễm, vật liệu lắng cặn, tạp chất khỏi giếng khoan Vận hành bơm giếng để đảm bảo làm vật liệu lơ lửng có nước giếng Có thể khử trùng biết nước bị nhiễm khuẩn Bước 4: Khôi phục sửa chữa hư hại lòng giếng Bước 5: Xử lý giếng (tùy thuộc phương pháp chọn) Bước 6: Tái trám lấp miệng giếng, sử dụng sét xây lắp hệ thoát nước xung quanh giếng Xử lý lớp sỏi cát quanh giếng bị đóng cặn, lèn chặt M ục đích phương pháp dùng tác động vật lý để lấy chất cặn bám ống giếng, ống lọc, lớp sỏi lọc ngược khe rỗng lớp cát, sạn quanh giếng để phục hồi lại khả dẫn nước ban đầu giếng Phương pháp phương pháp học Trước tiên, dùng chổi quét để làm cặn bám phía ống lọc có hạt cát mắc vào khe hở ống lọc sỏi chèn lấp bên khe ống lọc Sau dùng chổi quét làm thông mạch rỗng lớp cát, sét dùng piston để tạo xung phương pháp đưa từ miệng giếng xuống nhằm gây xáo động làm co giãn lớp sỏi cát quanh ống lọc Sáu đó, bơm rút nước tăng cường qua ống lọc để kéo cặn bám lớp sỏi cát vào ống lọc Gắn mặt bích, phía phía khoảng bơm hút vận tốc nước qua khe ống lọc tăng gấp lần bơm bình thường Khoảng cách hai mặt bích Lb lưu lượng bơm lên Qb tính theo cơng thức: (Lb chiều dài đoạn rửa (m); Lống lọc chiều dài toàn ống lọc (m); Qkt lưu lượng giếng khai thác ổn định (m3/h); Qb lưu lượng bơm chìm dùng để làm giếng (m3/h)) Cuối bơm nước vào rút nước đoạn ống lọc Nước dung dịch hóa học bơm vào buồng dưới, vào tầng sạn rút buồng Để thực q trình rửa cần có bơm: bơm đưa nước vào buồng bơm rút nước bẩn từ buồng Nước bơm vào buồng lấy nước giếng nước giếng bên cạnh, nước bẩn bơm lên đo độ đục để đánh giá kết làm Thời gian bơm kéo dài đến lúc nước rút có độ đục độ đục nước bơm bình thường chuyển sang đoạn khác Công suất bơm đẩy bơm hút tính theo cơng thức: (Qkt cơng suất khai thác đoạn ống lọc (m3/h); Qb công suất bơm cần chọn (m3/h)) (Q0 lưu lượng giếng khai thác (m3/h); Lđoạn chiều dài đoạn ống rửa (m); Lống lọc chiều dài tồn ống lọc (m); d1 đường kính ngồi ống lọc (m); d2 đường kính hình trụ tạo lớp sỏi cát bao quanh ống lọc cần phải rửa (m)) Bơm cấp nước hóa chất xuống nên dùng bơm piston áp lực đẩy thường khơng dự đốn trước TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình 12 Chổi qt phía ống lọc, làm ống lọc [10] Hình 13 Sơ đồ nguyên lý hoạt động phương pháp piston [6] Hình 14 Sơ đồ làm việc bơm hút nước tăng cường [10] Hình 15 Cấu tạo cấu kiện bơm hút nước tăng cường [10] Xử lý suy thoái tác độn g hóa học sinh học Để xử lý nâng cao hiệu suất giếng khoan bị suy thối tác động hóa học sinh học thường lựa chọn sử dụng phương pháp hóa chất để tẩy rửa giải pháp truyền thống; ngồi sử dụng theo phương pháp sử dụng tác dụng nhiệt CO2 Phươ ng pháp s dụn g tác dụng hóa chất: Các loại axit mạnh thư ờng sử dụng so với hợp chất hóa học khác tính chất khử mạnh Biện pháp phù hợp cho giếng bị s uy giảm hiệu suất nguyên nhân mảng bám rỉ sắt, đóng cặn phận giếng khoan Việc sử dụng axit cần phải xem xét đến khía cạnh khác mức độ an toàn sử dụng, hướng dẫn sử dụng, quy trình sử dụng sản phẩm cho đảm bảo yêu cầu đặt Việc không tuân thủ quy định đặt sử dụng s ản phẩm gây nguy hiểm cho ngư ời sử dụng chất hóa học đó, cho ngư ời sử dụng nước giếng khoan vào sinh hoạt cho môi trường nước dư ới đất Đã có nhiều tài liệu nước nghiên cứu tác dụng loại hóa chất khác đến q trình hòa tan, phân t án loại cặn bẩn giếng Các chất hóa học sử dụng khác cho loại mảng bám, với nồng độ cách thức sử dụng quy định an toàn phù hợp với hóa chất M ột số loại hóa chất sử dụng nước giới Anh, Pháp, Đức, Mỹ phù hợp với điều kiện sử dụng Việt Nam - Cặn lắng dính bám phù sa, nhơm kết tủa với lẫn cặn sinh vật : dùng hợp chất muối axit photphoric H3PO4 N a2H2P2O4và TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Na4P2O7, nồng độ dung dịch 15% thời gian tiếp xúc từ 6-12 - Cặn dính bám sắt, mangan cặn sinh học: dùng axit clohydric HCl nồng độ 0,1M , pH 1, thời gian tiếp xúc 4-6 giờ, sau phải bơm rửa ngay, để pH có khả gây dính bám lại - Cặn lắng dính bám có nguồn gốc từ sunphat kim loại, sản phẩm H2 S: dùng loại axit H2SO HCl - Trong nư ớc có chứa s ắt, mangan: sử dụng ba hợp chất polyphosphat là: pyrophosphat; tripolyphosphat metaphosphat natri Tác dụng polyphosphat ngâm nước làm phân tử polyphosphat bao bọc lấy ion Fe2+ ion M n2+ ngăn cản chúng tiếp xúc với oxy, nên trình oxy hóa Fe 2+ thành cặn lắng đọng Fe(OH)3 M n2+ thành cặn M nO2 xảy đến ngày M ột ba hợp chất pyrophosphat; tripolyphosphat metaphosphat natri sử dụng tripolyphosphat tốt có hiệu cao phải dùng liều lượng với hai loại polyphosphat lại - Cặn lắng dính bám có nguồn gốc từ CaCO3, CaSO4 nước cứng sinh dùng axit clohydric HCl, tầng ngậm nước đá vôi: phải dùng axit hữu photphoric citric C 6H8O7, sunphamic NH2SO3H axit H2SO4 HCl có khả hòa tan đá vơi - Trong tầng chứa nước cuội sỏi đá nứt nẻ, khơng có sắt, mangan có chất hữu hòa tan, thường cặn dính bám làm bít tắc ống lọc loại cặn vi sinh: dùng chất tẩy rửa nước zaven NaClO với nồng độ gam clo hoạt tính cho lít dung dịch Thời gian tác dụng tiếp xúc 4-6 giờ, sau phải bơm rửa với lưu lượng gấp 1,5 lần lưu lượng khai thác 10 Tính axit HCL: sử dụng hiệu việc loại bỏ khoáng chất nhỏ nguy hiểm cầm nắm, tỏa khí độc hại, có khả gây chết ngư ời gây bỏng Nó cho vào giếng thơng qua phễu có van với liều lư ợng thích hợp để xử lý tồn khu vực xung quanh giếng M ột số biện pháp học áp dụng nhằm đưa axit khắp giếng đảm bảo khả loại bỏ tối đa cặn bẩn giếng Khoảng thời gian cho phép tồn axit giếng thay đổi tùy theo điều kiện thực tế, kéo dài từ vài 15 sau axit cho vào giếng bắt đầu tác dụng Khi độ pH giếng đạt 6,5-7 giếng đư ợc khuấy động lại lần nữa, việc bơm nước thải loại khỏi giếng tiến hành theo cách chấp thuận Phương pháp đưa tripolyphosphat xuống giếng: sử dụng bơm định lượng để đưa dung dịch xuống giếng ngâm khoảng thời gian 02 ngày, sau đư ợc dùng bơm hỏa tiễn bơm nước chứa dung dịch lên khỏi giếng nhằm ngăn chặn tạo thành tủa sắt mangan Axit sulfamic: không mạnh axit HCL s ẵn có dạng bột nên dễ dàng việc vận chuyển chứa đựng Ngồi thải khói độc so với HCL Những phần tử ức chế, hạn chế tối đa tác dụng axit lên thành giếng, máy bơm, màng lọc thu nước kim loại, thường đư ợc trộn với axit sulfamic Những viên axit bỏ trực tiếp vào giếng mà khơng có tác động tiêu cực bề mặt giếng Có thể sử dụng kết hợp axit sulfamic với axit HCL nhằm tăng khả tiếp xúc với khu vực có chứa nhiều mảng bám TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC Hình 16 Axit HCL sử dụng để cải tạo giếng [9] Hình 17 Hợp chất Tripolyphosphat ngâm giếng [8] Để đưa axit xuống giếng sử dụng hai cách sau: - Phương pháp trọng lực: dung dịch axit có tỉ trọng khoảng 2,1 đổ vào giếng theo ống cao su ống nhựa mềm với toàn khối lượng tính mục trên, ép khí nén từ mặt nước xuống giếng với áp lực 2-5 bar cho hóa chất thấm sâu vào đất để đủ thời gian tiếp xúc Bơm rửa giếng, đo độ đục, tính lượng cặn rửa - Phương pháp dùng bơm: dùng thiết bị bơm piston bơm dung dịch khoan để bơm axit vào buồng phân phối để tiếp xúc đủ thời gian, bơm tháo nước Trong thực tế dùng phương pháp trọng lực nên thực làm ba đợt, với bán kính hình trụ tăng dần đến bán kính mong muốn lượng axit tốn (mỗi lần lượng axit bên giếng) hiệu làm cao Tính tốn lượng axit cần thiết: Khi vận tốc dòng chảy nước khe rỗng tầng chứa nước 5 mm/s tượng dính bám cặn hóa học cặn sinh học vào hạt làm giảm thể tích lỗ rỗng khơng xảy Do cần tẩy rửa hóa chất lớp sỏi cát nằm hình trụ vành khun từ đường kính ngồi ống lọc đến mặt chu vi ngồi có vận tốc nước lỗ rỗng v = mm/s Lượng axit cần để làm giếng tính theo cơng thức sau: V = V1 + V2 (m3) CÔNG NGHỆ (V1: thể tích nước chứa giếng gồm nước đoạn ống vách nằm ống lọc nước suốt chiều dài ống lọc; V2: thể tích khe rỗng nằm hình trụ vành khuyên cần tẩy rửa) Phương pháp sử dụng tác dụng nhiệt: Phương pháp sử dụng Mỹ, việc sử dụng cấp sáng chế Mỹ, hay gọi phương pháp AQUA-FREED Tác dụng nhiệt sử dụng để làm tăng hiệu phương pháp xử lý hợp chất hóa học Nước giếng bơm lên, gia nhiệt sau đưa trở lại giếng để làm tăng khả hoạt động hợp chất hóa học Nó dùng phần phương pháp hỗn hợp bao gồm nhiều giai đoạn việc khôi phục hiệu suất giếng khoan Tác dụng nhiệt sử dụng hiệu việc loại bỏ màng bám sinh học mà giải pháp chất hóa học khơng thể sử dụng ngun nhân môi trường Tuy nhiên, nhiệt dồn kết cấu giếng truyền vào (theo nguyên lý truyền nhiệt giống truyền lạnh) tác dụng phạm vi bị sốc nhiệt Hai tác giả Alford Cullimore (1999) công bố thực nghiệm hữu ích vấn đề Và phương pháp không hiệu xét khía cạnh kinh tế việc sử dụng nhiên liệu lượng để tạo lượng dạng nhiệt, chí phá TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 11 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ hủy lớp bảo vệ giếng, ống chống nhựa kết cấu khác thành giếng khoan Phương pháp sử dụng khí CO 2: Bản chất phương pháp dùng khí CO2 lạnh để làm mở rộng mạch ngầm chứa nư ớc loại bỏ mảng bám, chất đóng cặn giếng khoan khai thác nước ngầm Đồng thời trường hợp mà chất hóa học bị cấm hay hạn chế sử dụng Nó biết đến với tên “Phương pháp đóng băng” Q trình sử dụng đá khơ (CO2 dạng rắn) để xử lý giếng khoan có từ lâu nước Bắc Mỹ, việc kiểm soát liều lượng cách thức áp dụng vấn đề cần giải Phương pháp Aqua-Freed (được đặt theo tên công ty Aqua-Freed, công ty tập đoàn Subsurface Technologies Inc., thành phố Rock Tavern, bang NewYork; mô tả hội nghị Mansuy vào năm 1999) phát triển phương pháp việc sử dụng hiệu hỗn hợp khí CO2 lạnh theo cách kiểm sốt Về tổng thể, phương pháp bao gồm bước sau: (i) phun hỗn hợp khí CO2 để tạo thành axit cacbonic; (ii) tiếp tục phun hỗn hợp CO2 dạng lỏng đông lạnh vào giếng, bắt đầu q trình khuấy động làm đóng băng, (iii) để hỗn hợp xâm nhập lan truyền vào nước giếng theo thời gian bắt đầu phản ứng, (iv) sau khoảng thời gian cần thiết, phản ứng hoàn tất, tiến hành loại bỏ phần đóng băng làm tan chảy, làm thơng thống giảm áp suất giếng Cuối áp dụng thêm biện pháp học để làm tăng khả cải tạo giếng Hình 18 Đưa khí CO2 xâm nhập vào mạch nước giếng [7] KẾT LUẬN Có nhiều ngun nhân suy thối nội thân giếng khoan khu vực địa chất có thành tạo bở rời vùng ĐBSCL mà trình thực đề tài KHCN cấp Nhà nước [5] nhóm nghiên cứu tổng hợp đánh giá nội dung trình bày Các nguyên nhân điển hình suy thối như: (i) suy thối tác động vi sinh vật tạo mảng bám rỉ sắt, sản phẩm hỗn hợp gắn kết hạt bùn bẩn vô hữu cơ; (ii) suy thối tác động hóa học, làm ống chống 12 Hình 19 Sự khuấy động CO2 lỏng tạo xung quanh giếng [7] thép bị thủng; (iii) suy thoái tác động học gây vỡ ống, hỏng thiết bị,… Nghiên cứu sâu nguyên nhân suy thoái dựa kỹ thuật ứng dụng tại, tác giả đề xuất số giải pháp kỹ thuật để xử lý nâng cao hiệu suất giếng khoan khu vực có tầng nước ngầm nằm sâu đới thành tạo bở rời như: xử lý lớp sỏi cát quanh giếng bị rỉ sét, đóng cặn, lèn chắt chổi quét; piston tạo xung động mạnh nước; bơm hút nước tăng cường; hóa chất; gia nhiệt; khí CO2 Tất TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 KHOA HỌC nhiên, có s ố giếng phân loại bị hư hỏng q nặng khó xử lý xử lý tốn kinh phí CƠNG NGHỆ khơng bền vững nên phải chọn giải pháp hủy-trám lấp giếng khoan giếng thay TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đoàn Văn Cánh nnk (2015), Nghiên cứu tài nguyên nước đất đồng Nam Bộ, Đề tài KHCN cấp Nhà nước mã số KC.08.06/11-15, Bộ Khoa học Công nghệ [2] Phan Vĩnh Cẩn nnk (1990), Chống suy thoái giếng khoan khai thác nước ngầm, Đề Tài KHCN cấp Nhà nước [3] Trịnh Xuân Lai (2/2012), Giáo trình Quản lý vận hành thiết kế nâng cấp Nhà máy nước, Nhà xuất Xây dựng [4] Đặng N gọc Quý (4/2017), Đặc trưng giếng khoan thân nhỏ yếu tố ảnh hưởng đến thời gian, chi phí khoan hồn thiện giếng, Thăm dò Khai thác Dầu khí [5] Lương Văn Thanh nnk (2015-2018), Nghiên cứu công nghệ giải pháp kỹ thuật để xử lý giếng khoan có hiệu suất thấp mực nước động nằm sâu phục vụ cấp nước bền vững cho vùng khan nước khu vực Nam bộ, Đề tài KHCN cấp Nhà nước mã số ĐT ĐL.CN-66/15, Bộ Khoa học Công nghệ [6] Amjad Aliewi, House of Water and Environment, Well maintenance and rehabilitation Part I, Session 32 [7] Environmental Security and Technology Certification Program (ESTCP) Project ER-0429, October, 2005, A review of biofouling controls for enhanced in situ bioremediation of groundwater [8] Internet, Google search images, https://www.alibaba.com/showroom/sodiumtripolyphosphate-price.html [9] Orsorno Enterprise Inc., 976 Elgin Avenue, Canada, Well cleaning and disinfection new approach, 2008 [10] Ray Reece, Water Well Product M anager, Utility Service Group, August, 2014, Water well rehabilitation technologies and well asset management TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 43 - 2018 13 ... UY THOÁI NÂNG CAO HIỆU S UẤT GIẾNG KHOAN Các bước xử lý suy thoái Sau xác định nguyên nhân gây suy thoái giếng khoan đưa giải pháp xử lý suy thoái phù hợp với trường hợp M ỗi giải pháp xử lý nâng. .. tìm nguyên nhân suy thoái nội thân giếng khoan khu vực Nam bộ, từ tìm giải pháp khoa học công nghệ để phục hồi nâng cao hiệu suất giếng khoan lựa chọn giải pháp phù hợp để xử lý với loại hình suy. .. (iii) suy thoái tác động học gây vỡ ống, hỏng thiết bị,… Nghiên cứu sâu nguyên nhân suy thoái dựa kỹ thuật ứng dụng tại, tác giả đề xuất số giải pháp kỹ thuật để xử lý nâng cao hiệu suất giếng khoan