Nghiên cứu xử lí nước ngầm nhiễm đồng thời sắt, mangan, amoni asen Phạm Thượng Hải Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Hóa mơi trường; Mã số 60 44 41 Người hướng dẫn: PGS TS Cao Thế Hà Năm bảo vệ: 2013 Abstract Khảo sát yếu tố nguồn nước ngầm: DO, pH, độ kiềm, hàm lượng chất nước ngầm khu vực nghiên cứu ( hàm lượng sắt cao 22- 24mg/l) Bước đầu cho thấy nguồn nước có hàm lượng sắt cao, DO thấp tương đối ổn định, giá trị pH khoảng 6,5 -7 biến đổi q trình xử lí Với hàm lượng chất ô nhiễm mức cao pH thấp tốn khó cho q trình xử lí Nghiên cứu chế độ lưu lượng 0,5m3/h 1m3/h cho thấy với hệ thống thiết kế có khả tách loại lượng sắt lớn Hiệu xử lí tốt hẳn có bổ sung chất oxi hóa Ở lưu lượng 1m3/h khảo sát với chất oxi hóa javen lượng clo hoạt động mg/l với KMnO4 5mg/l đem lại hiệu xử lí tốt xử lí đồng thời Fe, Mn As Xử lí asen nồng độ cao với xử lí sắt nồng độ cao cho hiệu xử lí tốt Với nguồn nước có [Fe(II)] cao xử lí sắt đồng nghĩa với lọc As, nhiên tỷ lệ Fe/As, từ 100 trở xuống hiệu xử lí giảm Hiệu xử lí As phụ thuộc vào nồng độ tạp chất khác, phốt-phát Q trình loại bỏ mangan khó khăn q trình oxi hóa sắt asen ưu hơn, đồng thời có hấp phụ, dải hấp vật liệu lọc có nhiều điểm bất thường số liệu nghiên cứu Trình bày q trình xử lí amoni: Sau xử lý nằm ngưỡng tiêu chuẩn cho phép Đối với chế độ cuối thí nghiệm chế độ m3/h, nồng độ amoni vào 20 mgN/l có nồng độ amoni sau xử lý tiến gần đến tiêu chuẩn cho phép Điều chứng nỏ lực xử lý hệ pilot đa có trang bị giai đoạn nitrat hóa - khử nitrat hóa có khả xử lý tối đa với nồng độ amoni đầu vào 20 mg/l Keywords Hóa học; Hóa mơi trường; Ơ nhiễm nước Content Lời nói đầu Nước nhu cầu vơ cần thiết đời sống người, sinh hoạt, sản xuất nhiều hoạt động khác xã hội Sự phát triển nhanh chóng tất mặt đời sống xã hội đòi hỏi nhu cầu nước chất lượng nước ngày tăng Để đáp ứng phát triển đó, nhiều nhà máy xử lí nước xây dựng nhiều nơi nước Thông thường, lựa chọn nguồn nước để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt, người ta thường có xu hướng lựa chọn nguồn nước ngầm chất lượng tốt, tính ổn định cao, dễ dàng khai thác nơi đâu mặt đất Từ xưa người biết sử dụng nước ngầm cách đào giếng khơi để sử nước ngầm tầng nông Với phát triển đời sống kinh tế từ năm 90 nhà nước bắt đầu khuyến khích xây dựng giếng khoan độ sâu lớn Cho đến hầu hết vùng nơng thơn, hộ gia đình có giếng khoan độ sâu khoảng vài chục mét Và thông thường nước bơm lên sử dụng ln, số nơi người dân tự xây hệ thống xử lí đơn giản để xử lí chủ yếu xử lí cặn Trải qua thời gian khai thác nhiều năm làm suy giảm lượng nước ngầm, làm tăng nồng độ chất hòa tan Bên cạnh việc sử dụng hóa chất cơng nghiệp nông nghiệp nguyên nhân gây ô nhiễm đất nước dẫn đến chất lượng nguồn nước ngầm ngày giảm Để nâng cao chất lượng nước sinh hoạt cần thiết phải qua xử lí, nơi chất lượng nước ngầm khơng tốt Tùy theo nhu cầu sử dụng, đặc điểm nguồn nước ngầm để xây dựng hệ thống xử lí cho phù hợp Về phương pháp xử lí đem lại hiệu tốt săt với hệ thống dàn phun mưa, bể lắng, bể lọc với kích thước lớn đáp ứng vùng dân cư đông Hiện nay, trước nhu cầu sử dụng nước ngày tăng, điều dẫn đến chuyên gia ngành nước ngày phải hồn thiện cơng nghệ Căn vào yêu cầu thực tiễn, thiết kế hệ thống thiết bị hợp khối có khả xử lí linh động tùy vào thành phần ô nhiễm cụ thể nguồn nước ngầm Dựa sở thiết bị thiết kế để tiến hành thử nghiệm mới, lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xử lí nước ngầm nhiễm đồng thời sắt, mangan amoni asen” làm hướng nghiên cứu cho luận văn thạc sĩ với mục đích tìm phương pháp xử lí ưu so với phương pháp áp dụng Đề tài mà tiến hành nghiên cứu phần nội dung nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu dây chuyền công nghệ tổ hợp xử lí sắt, mangan, asen amoni nước ngầm Hà Nội” mã số: 01C-09/04-2010-2 Đơn vị chủ trì thực hiện: Trung tâm phát triển Công nghệ Môi trường – Hội nước môi trường Việt Nam Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Cao Thế Hà Trong trình nghiên cứu nhóm nghiên cứu có kế hoạch, phân cơng cơng việc cụ thể có hợp tác giúp đỡ để cơng việc hồn thành tốt Reference Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng việt Nguyễn Văn Cát “Thử nghiệm xử lí As quy mơ hộ gia đình Hà Nam”, Viện KH&CN VN, Văn phịng Chương trình QG nước vệ sinh MT nơng thơn, 2004-2005 Đặng Kim Chi Hóa học môi trường tập I Nxb Khoa học Kỹ thuật – Hà Nội 2001 Cao Thế Hà Báo cáo nghiên cứu xử lý Mn nước ngầm xúc tác đolomite Hà nội, 2000 Cao Thế Hà, Nguyễn Hồi Châu (2000), ”Cơng nghệ xử lí nước – ngun lý thực tiễn”, Nhà xuất Thanh niên Trần Tứ Hiếu, Lâm Ngọc Thiềm (1990), ” Phân tích định tính”, Nhà xuất Đại học giáo dục chuyên nghiệp T.Đ Khải Nghiên cứu công nghệ khử (xử lý) Mn nước ngầm Đề tài cấp Bộ XD, 1994 Nguyễn Văn Khôi, Cao Thế Hà cs Báo cáo Dự án sản xuất thử nghiệm “Xử lí amơni nước ngầm quy mơ pilot nhà máy nước Pháp Vân 2003-2005”, Hà Nội 10/2005 Nguyễn Thị Thu Thủy (2000), ”Xử lí nước cấp sinh hoạt công nghiệp”, nhà xuất khoa học kĩ thuật Phạm Hùng Việt, Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Chuyền, Michael Berg, Walter Giger, Roland Shertenleib (2000), ” Bước đầu khảo sát nhằm đánh giá hàm lượng asen nước ngầm nước cấp khu vực Hà Nội”, hội thảo quốc tế - ô nhiễm As Tài liệu tiếng anh 10 Berg Michel, Arsenic Contamination of Groundwater and Drinking Water in the Red River Delta, Vietnam: Geochemical Investigations and Mitigation Measures, PhD Thesis Universitọt Karlsruhe, 2007 11 Gujer W and Jenkins D (1974) The Contact Stabilization Process-Oxygen and Nitrogen Mass Balance Report No 74-2, Sanit Eng Res Lab Univ Calif., Berkrley 12 M Berg, H C Tran; T C Nguyen; H V Pham; R Schertenleib; W Giger (2001), “Arsenic contamination of groundwater and drinking water in Vietnam: A human health threat”, Environmental science and Technology, 35, pp 2621 - 2626 13 R.C Barry, J.L Schnoor, B Sulzberger, L Sigg and W Stumm Iron oxydation kinetic in an acidic alpine lake Wat Res Vol.28, No.2, pp.323-333, 1994 14 Randall et al Nitrification Kinetics in Single-Sludge Biological Nutrient Removal Activated Sludge Systems Water Sci Technol 1992, v.25, p.195 15 S Mettler In-situ removal of iron from ground water: Fe(II) oxygenation, and precipitation products in a calcareous aquifer (for the degree of doctor of natural sciences) Zurich, 2000 16 Stumm W and Lee G.F., Oxygenation of ferous ion Ind Eng Chem 53, 143 (1961) 17 Stumm W and Morgan J J Aquatic Chemistry John Wiley & Sons, Inc New York, 1996 18 Thomas L, Theis Complexation of iron(II) by organic matter and its effect on iron(III) oxygenation Env Sci Tech 8, 6, 1974 19 Thomas L, Theis Complexation of iron(II) by organic matter and its effect on iron(III) oxygenation Env Sci Tech 8, 6, 1974 20 Y Unholee, IK- Hwanum, and Jey Yong Yoon (2003) “Arsenic(III) Oxidation by Iron(VI) (Ferrate) and Subsequent Removal of Arsenic(V) by Iron(III) Coagulation”, Environ Sci Technol., 37, pp 57505756 21 Arsenic Mitigation Strategies, from “the Arsenic State Implementation Guidance” (EPA 816-K-02-018) at http://www.epa.gov/ogwdw/ ars/pdfs/regguide/ars_final_ ! mainguide_9-13.pdf) 22 Dinesh Mohan, Charles U Pittman Jr., Arsenic removal from water/wastewater using adsorbentsA critical review, J of Hazardous Materials 142 (2007) 1–53 23 Arsenic Treatment Technology Evaluation Handbook for Small Systems, Office of Water (4606M), EPA 816-R-03-014, July 2003, www.epa.gov/safewater 24 Frank P., Clifford D (1986), “Arsenic(III) oxidation and removal from drinking water”, U.S Environmental Protection Agency, EPA-600-52-86/021, pp.286 25 Kim M J., Nriagu J (1999), “Oxidation of arsenite in groundwater using ozone and oxygen”, Sci Total Environ., 247, pp 7179 26 Maree T Emett and Ging H Khoe (2001), “Photochemical oxidation of arsenic by oxygen and iron in acidic solutions”, Wat Res., 35 (3), pp 649656 27 Maurizio Pettine, Luigi Campanella and Frank J Millero (1999), “Arsenite oxidation by H2O2 in aqueous solutions”, Geochimica et Cosmochimica Acta, 63 (18), pp 27272735 28 Y Unholee, IK- Hwanum, and Jey Yong Yoon (2003) “Arsenic(III) Oxidation by Iron(VI) (Ferrate) and Subsequent Removal of Arsenic(V) by Iron(III) Coagulation”, Environ Sci Technol., 37, pp 57505756 29 Wolfgang Driehaus, Reiner Seith and Martin Jekel (1995), “Oxidation of arsenite with manganese oxides in water treatment”, Wat Res., 29 (1), pp 297305 30 Monique Bissen, Mogane Marrie, Vieillard Baron, Andreas J Schindelin, Fritz H Frimmel (2001), “TiO2-catalyzed photooxidation of Arsenite to Arsenate in aqueous samples”, Chemosphere, 44, pp 751717 31 P.M Jayaweera, P.I Godakumbura and K.A.S Pathiratne (2003), “Photocatalytic oxidation of As(III) to As(V) in aqueous solutions: A low cost pre-oxidative treatment for total removal of arsenic from water”, Current science, 84 (4), pp 541543 32 Jerome O Nriagu (1994), Arsenic in the Environment, part I: Cycling and characterization, John Wiley & Son 33 Jennifer A Wilkie, Janet G Hering (1996), “Adsorption of arsenic onto hydrous ferric oxide: effects of adsorbate/adsorbent ratios and co-occurring solutes”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 107, pp 97110 34 Paritam K Dutta, Ajay K Raya, Virender K Sharma, Frank J Millero (2004) “Adsorption of arsenate and arsenite on titanium dioxide suspensions”, Journal of Colloid and Interface Science, 278, pp 270275 35 Xiaoguang Meng, George P Korfiatis, Sunbaek Bang, Ki Woong Bang (2002), “Combined effects of anions on arsenic removal by iron hydroxides”, Toxicology Letters, 133, pp 103111 36 Sabine Goldberg (2002), “Competitive Adsorption of Arsenate and Arsenite on Oxides and Clay Minerals”, Soil Sci Soc Am J , 66, pp 413421 37 Suvasis Dixit and Janet G Hering (2003), “Comparison of Arsenic(V) and Arsenic(III) Sorption onto Iron Oxide Minerals: Implications for Arsenic Mobility”, Environ Sci Technol., 37, pp 41824189 38 Brian P Jacksona and W.P Miller (2000), “Effectiveness of Phosphate and Hydroxide for Desorption of Arsenic and Selenium Species from Iron Oxides”, Soil Science Society of America Journal, 64, pp 16161622 39 Ilwon Ko, Ju-Yong Kim, Kyoung-Woong Kim (2004), “Arsenic speciation and sorption kinetics in the Ashematitehumic acid system” Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects, 234, pp 4350 40 Xiaoguang Meng, Sunbaek Bang and George P Korfiatis (2000), “Effects of silicate, sulfate and carbonate on arsenic removal by ferric chloride”, Wat Res., 34 (4), pp 12551261 41 C.A Waltham and M.J Eick (2000), “Kinetics of Arsenic Adsorption on Goethite in the Presence of Sorbed Silicic Acid”, Soil Science Society of America Journal, 66, pp 818825 42 G Ghurye and D Clifford (2004) As(III) oxidation using chemical and solid – phase oxidants, J AWWA, 96:1, pp.84-96 ... cụ thể nguồn nước ngầm Dựa sở thiết bị thiết kế để tiến hành thử nghiệm mới, lựa chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu xử lí nước ngầm nhiễm đồng thời sắt, mangan amoni asen? ?? làm hướng nghiên cứu cho luận... phương pháp xử lí tơi ưu so với phương pháp áp dụng Đề tài mà tiến hành nghiên cứu phần nội dung nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu dây chuyền công nghệ tổ hợp xử lí sắt, mangan, asen amoni nước ngầm Hà... khoảng vài chục mét Và thông thường nước bơm lên sử dụng ln, số nơi người dân tự xây hệ thống xử lí đơn giản để xử lí chủ yếu xử lí cặn Trải qua thời gian khai thác nhiều năm làm suy giảm lượng nước