Địa điểm Số lƣợng mẫu đo
Nồng độ trung bình (µg/l) Khoảng nồng độ (µg/l) QCVN 02/2009 (µg/l) QCVN 01/2009 (µg/l) Đông Anh 48 31 <1-220 50 10 Từ Liêm 48 67 1-230 50 10 Gia Lâm 55 127 2-3050 50 10 Thanh Trì 45 432 9-3010 50 10 Tổng số 196 159 <1-3050 50 10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
“Đánh giá của UNICEF và trung tâm công nghệ môi trường và phát triển bền vững ( Đại học quốc gia Hà Nội) thực hiện 1999-2004”
Từ số liệu của bảng 2 cho thấy mức độ ô nhiễm asen tại Thanh Trì là cao nhất, ở huyện Đông Anh là thấp nhất. Số liệu trên cũng thể hiện được một phần bức tranh ô nhiễm của nước ngầm vùng ngoại thành Hà Nội.
Nhiều nơi mức nhiễm vượt quá hàng chục lần cho phép. Ô nhiễm hầu hết là các giếng nhỏ của gia đình và riêng đồng bằng bắc bộ có khoảng 5 triệu chiếc giếng như vậy. Đánh giá của UNICEF còn cho thấy, khu vực phía nam Hà Nội ô nhiễm asen nặng nhất, thậm chí đứng đầu danh sách các địa chỉ ô nhiễm asen trên toàn quốc, đặc biệt tại một số khu vực thuộc phường Quỳnh Lôi (quận Hai Bà Trưng), khu vực Thanh Trì .Và khu vực Hà Nội mở rộng hiện nay bao gồm cả các vùng ngoại thành Hà Nội đều nằm trong danh sách có nguồn nước bị nhiễm asen cao như xã Đông Lỗ (Ứng Hòa), Liên Phương, Khánh Hà (Thường Tín), Thọ Xuân (Đan Phượng), Phương Trung (Thanh Oai)…” [14 ].
- Gần đây nhất theo kết quả kiểm nghiệm của đoàn kiểm tra chất lượng nước Bộ Y tế về chất lượng nước của Trạm cấp nước Mỹ Đình 2, mẫu nước có hàm lượng Asen cao hơn giới hạn cho phép, trong 2 ngày mùng 2 và 5.7, Trung tâm Y tế dự phòng (Sở Y tế Hà Nội) và Viện kiểm nghiệm ATVSTP quốc gia đã tiến hành lấy 14 mẫu nước (bao gồm nước thô, nước qua xử lý tại Trạm, nước lấy ở hộ dân) để xét nghiệm hàm lượng thạch tín.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Đến nay, trong 13 mẫu được kiểm tra thì cả 13 mẫu đều có hàm lượng Asen vượt ngưỡng cho phép. Chiếu theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT do Bộ Y tế ban hành năm 2009, giới hạn hàm lượng thạch tín cho phép trong nước chỉ là 0,01mg/l thì 100% các mẫu nước này đều không an toàn về hàm lượng thạch tín.
Cụ thể, hàm lượng thạch tín dao động từ 0,018mg/l đến 0,079mg/l. Như vậy, các mẫu nước ở Trạm cấp nước Mỹ Đình II có thạch tín vượt ngưỡng từ 2 - 8 lần.
Kết quả xét nghiệm tại 16 nhà máy nước và 07 trạm cấp nước đánh giá 107 chỉ tiêu (theo QCVN 01/2009) có 05/107 chỉ tiêu không đạt: Chỉ tiêu Asen có 1/20 cơ sở cấp nước là trạm cấp nước Mỹ Đình II có nồng độ cao hơn 1,82 lần ngưỡng cho phép (xét nghiệm thực tế 0,0182 mg/L
Việc ăn nước nhiễm Asen lâu ngày có thể gây nhiều bệnh lý cho cơ thể, như xuất hiện mảng sừng dày trên da, rối loạn tiêu hóa, xơ gan, tăng huyết áp… Asen cũng là một trong những chất độc có thể gây ung thư.
3.1.2. Hiện trạng Asen trong nước ngầm Hà Nội
Để đánh giá hàm lượng Asen trong nước ngầm ở Hà Nội căn cứ vào thực trạng ô nhiễm Asen chúng tôi tiến hành lấy một số mẫu tại một số nơi điển hình bị nhiễm Asen để kiểm chứng cụ thể:
* Lấy 10 mẫu nước giếng khoan tại quận Đông Anh kí hiệu các mẫu lần lượt ĐA1, ĐA2, ĐA3, ĐA4, ĐA5, ĐA6, ĐA7, ĐA8, ĐA9, ĐA10 tiến hành
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
phân tích hàm lượng Asen các mẫu nước ngầm trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân cho kết quả như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bảng 3.2. Hàm lƣợng Asen trong mẫu nƣớc ở Đông Anh
Tên mẫu Nồng độ µg/lít QCVN 01/2009 µg/lít QCVN 02/2009 µg/lít ĐA1 60 10 50 ĐA2 65 10 50 ĐA3 70 10 50 ĐA4 30 10 50 ĐA5 45 10 50 ĐA6 75 10 50 ĐA7 30 10 50 ĐA8 80 10 50 ĐA9 35 10 50 ĐA10 50 10 50
(Nguồn: Kết quả nghiên cứu)
- Nhận xét:
Từ bảng kết quả phân tích (bảng 3.4) cho thấy đa số các mẫu nước giếng khoan đều bị nhiễm Asen vượt quá nồng độ cho phép của QCVN, Mẫu nước nhiễm nặng nhất 80 (µg/lít) vượt gấp 8 lần QCVN 02/2009 và gấp 1,6 lần QCVN 01/2009
* Lấy 10 mẫu nước giếng khoan tại quận Từ Liêm kí hiệu các mẫu lần lượt TL1, TL2, TL3, TL4, TL5, TL6, TL7, TL8, TL9, TL10 tiến hành phân
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
tích hàm lượng Asen các mẫu nước ngầm trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân cho kết quả như sau:
Bảng 3.3. Hàm lƣợng Asen trong mẫu nƣớc ở Từ Liêm
Tên mẫu Nồng độ (µg/lít) QCVN 01/2009 (µg/lít) QCVN 02/2009 (µg/lít) TL1 45 10 50 TL2 75 10 50 TL3 70 10 50 TL4 30 10 50 TL5 75 10 50 TL6 20 10 50 TL7 30 10 50 TL8 50 10 50 TL9 35 10 50 TL10 30 10 50
(Nguồn: Kết quả nghiên cứu)
- Nhận xét: từ bảng kết quả phân tích (bảng 3.5) cho thấy đa số các mẫu nước giếng khoan đều bị nhiễm Asen vượt quá nồng độ cho phép của QCVN, Mẫu nước nhiễm nặng nhất 75 (µg/lít) vượt gấp 7,5 lần QCVN 02/2009 và gấp 1,5 lần QCVN 01/2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
* Lấy 10 mẫu nước giếng khoan tại huyện Gia Lâm, kí hiệu các mẫu lần lượt GL1, GL2, GL3, GL4, GL5, GL6, GL7, GL8, GL9, GL10 tiến hành phân tích hàm lượng Asen các mẫu nước ngầm trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân cho kết quả như sau:
Bảng 3.4. Hàm lƣợng Asen trong mẫu nƣớc tại Gia Lâm
Tên mẫu Nồng độ µg/lít QCVN 01/2009 µg/lít QCVN 02/2009 µg/lít GL1 100 10 50 GL2 65 10 50 GL3 70 10 50 GL4 130 10 50 GL5 85 10 50 GL6 75 10 50 GL7 120 10 50 GL8 90 10 50 GL9 135 10 50 GL10 60 10 50
(Nguồn: Kết quả nghiên cứu)
- Nhận xét: từ bảng kết quả phân tích (bảng 3.8) cho thấy ở Gia Lâm đa số các mẫu nước giếng khoan đều bị nhiễm Asen vượt quá nồng độ cho phép của QCVN, Mẫu nước nhiễm nặng nhất 135 (µg/lít) vượt gấp 13,5 lần QCVN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
02/2009 và gấp 2,7 lần QCVN 01/2009 mẫu nhiễm ít nhất là 60 (µg/lít) cũng vượt 4,5 lần so với QCVN 02/2009.
* Lấy 10 mẫu nước giếng khoan tại Huyện Thanh Trì: kí hiệu các mẫu lần lượt TT1, TT2, TT3, TT4, TT5, TT6, TT7, TT8, TT9, TT10 tiến hành phân tích hàm lượng Asen các mẫu nước ngầm trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân cho kết quả như sau:
Bảng 3.5. Hàm lƣợng Asen trong mẫu nƣớc ở Thanh Trì:
Tên mẫu Nồng độ µg/lít QCVN 01/2009 µg/lít QCVN 02/2009 µg/lít TT1 95 10 50 TT2 85 10 50 TT3 110 10 50 TT4 80 10 50 TT5 45 10 50 TT6 75 10 50 TT7 50 10 50 TT8 80 10 50 TT9 65 10 50 TT10 75 10 50
(Nguồn: Kết quả nghiên cứu)
- Nhận xét: từ bảng kết quả phân tích (bảng 3.6) cho thấy đa số các mẫu nước giếng khoan đều bị nhiễm Asen vượt quá nồng độ cho phép của QCVN,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Mẫu nước nhiễm nặng nhất 110 (µg/lít) vượt gấp 11 lần QCVN 02/2009 và gấp 2,2 lần QCVN 01/2009 mẫu nhiễm ít nhất là 45 (µg/lít) cũng vượt 4,5 lần so với QCVN 02/2009.
Tóm lại: Qua kết quả phân tích cho thấy đa số các quận huyện thuộc Hà Nội đều bịn nhiễm Asen vượt quá tiêu chuẩn cho phép đặc biệt là ở Gia Lâm và Thanh Trì là hàm lượng Asen rất cao gấp hơn 10 lần so với tiêu chuẩn, cần có biện pháp khắc phục và xử lý Asen tránh gây ảnh hưởng đến sức khỏa và cuộc sống người dân.
3.2. Xác định thành phần các chất có trong bùn thải mạ
*Thành phần các chất có trong bùn thải của ngành mạ:
- Kết quả phân tích và tính toán các chất trong hỗn hợp bùn thải thu được phần trăm các chất có trong 1gam bùn thải như sau:
Bảng 3.6. Thành phần chủ yếu các chất có trong phế thải.
Các chất Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn NH+4 COD As
Tỉ lệ % 91 6,2% 2 0,5 0,3 KPH
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1- Phần trăm Fe(OH)3 2- Phần trăm Fe(OH)2 3- Phần trăm Mn 4- Phần trăm NH+4 5- Phần trăm COD 6- Phần trăm As
Hình 3.2. Biểu đồ tỉ lệ phần trăm các chất trong bùn thải
* Nhận xét: Dựa vào bảng và biểu đồ kết quả phân tích và tính toán thành phần các chất chủ yếu trong bùn thải ta thấy thành phần Fe(OH)3 91% chiếm tỉ lệ rất lớn, Fe(OH)2 5%, các chất còn lại và tạp chất chiếm tỉ lệ rất nhỏ Mn 2 %; NH+4 0,5% ngoài ra không phát các kim loại nặng và các chất độc hại khác bằng phương pháp hóa học thông thường như vậy có nghĩa là nồng độ sẽ nằm trong giới hạn cho phép, mặt khác qua nhiều nghiên cứu cho thấy Hidroxyt sắt III có khả năng hấp phụ Asen rất tốt vì vậy có thể dùng bùn thải này để chế tạo vật liệu hấp phụ Asen trong nước ngầm.
3.3. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ Hidroxyt sắt III phế thải.
* Thực nghiệm chế tạo vật liệu bằng cách phối trộn bùn thải với thạch cao và nước ở các tỉ lệ khác nhau lặp lại thí nghiệm 3 lần chúng tôi thu được kết quả tương đương như sau:
Bảng 3.7. Tỉ lệ phối trộn vật liệu tối ƣu
Vật liệu Tỉ lệ 1 Tỉ lệ 2 Tỉ lệ 3 Tỉ lệ 4 Tỉ lệ 5 Bùn thải (gam) 50 50 50 50 50 1 91% 2 5% 3 3% 4 1% 5 0% 6 0% PHẦN TRĂM CÁC CHẤT TRONG 1 GAM BÙN THẢI 1 2 3 4 5 6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Thạch cao (gam) 50 50 50 50 50 H2O ( ml) 50 60 70 80 90 Vật liệu Không Đạt Không đạt Đạt Đạt Không đạt
(Nguồn: Kết quả nghiên cứu)
Ghi chú:
+ Chất lượng của vật liệu tối ưu được được chúng tôi xác định bằng thực nghiệm và bằng kinh nghiệm trong quá trình thiết kế và thi công các công công xử lý nước và sử dụng các vật liệu hấp phụ
+ Vật liệu đạt là những vật liệu sau khi phối trộn phơi hoạc sấy khô tạo thành các hạt khi cho vào nước bền không tan cũng không bị kết dính có bề mặt xốp
+ Vật liệu không đạt là các vật liệu bị vón cục, nhão không bền khi cho vào nước.
Nhận xét: Từ kết quả pha trộn vật liệu cho thấy ở tỉ lệ 50:50:50 sản
phẩm sau khi phối trộn rất nhanh khô và không kết dính được sản phẩm này không bền trong nước do đó không thể sử dụng làm liệu để hấp phụ .
- Ở tỉ lệ 50:50:60 vật liệu sản phẩm sau khi phối trộn vẫn nhanh khô, vón cục khi cho vào nước bị tan dã do đó sản phẩm ở tỉ lệ này không thể dùng để làm vật liệu hấp phụ được.
- Ở tỉ lệ 50:50:70 cho ra vật liệu bền dễ dát mỏng nhanh khô và không bị tan vỡ khi cho vào nước, đảm bảo các yêu cầu của vật liệu hấp phụ
- Ở tỉ lệ 50:50:80 cho ra vật liệu bền dễ dát mỏng khô và không bị tan vỡ khi cho vào nước, đảm bảo các yêu cầu của vật liệu hấp phụ nhưng mềm và lâu khô hơn so với vật liệu ở tỉ lệ 50:50:70
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Ở tỉ lệ 50:50:90 cho ra vật liệu nhão, lâu khô và và kết dinh như bùn khi cho vào nước
Kết luận: Vật liệu tối ưu là vật liệu có tỉ lệ 50:50:70 do đó chúng tôi
tiến hành chế tạo vật liệu theo tỉ lệ này để làm vật liệu cho các thí nghiệm tiếp theo.
Hình 3.3. Ảnh vật liệu tối ưu
3.4. Đánh giá khả năng hấp phụ Asen của vật liệu
3.4.1. Xác định thời gian tối ưu để hấp phụ Asen của vật liệu
- Tiến hành thử nghiệm hiệu xuất hấp phụ Asen của vật liệu chế tạo từ Hyđroxit sắt (III) phế thải ở trên theo các thời gian khác nhau được kết quả như sau:
Bảng 3.8. Khả năng hấp phụ asen của vật liệu Thời gian Thời gian
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Nồng độ AS ban đầu (mg/l) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Nồng độ AS sau hấp phụ (mg/l) 0,03 0,032 0,015 0,013 0,012 0,009 0,008 0,008 Hiệu suất (%) 70 72 85 87 88 91 92 92
(Nguồn: Kết quả nghiên cứu)
Hình 3.4. Biểu đồ hiệu suất xử lý Asen ở các thời gian khác nhau với Asen đầu vào 0,1 mg/l
Nhận xét:- Thời gian từ 5 phút và 10 phút hiệu suất tương đương 70%, 72% nồng độ Asen sau xử lý 0,03 và 0,032 vẫn cao hơn QCVN 01/2009 là 3 và 3,2 lần .
- Ở các thời gian 15 phút, 20 phút, 25 phút nồng độ Asen sau xử lý lần lượt là 0,015; 0,013; 0,012 cao hơn QCVN 01/2009 là 1,5; 1,3 và 1,2 lần
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Ở các thời gian 30 phút, 35 phút, 40 phút nồng độ Asen sau xử lý lần lượt là 0,009; 0,008; 0,008 thấp hơn QCVN 01/2009
- Do đó để áp dụng vào thực tế phù hợp với quá trình lọc hấp phụ thì ta chọn thời gian lưu ngắn để đạt được hiệu suất về công suất do đó ta chọn thời gian tối ưu cho vật liệu hấp phụ ở đây là 30 phút.
3.4.2. Xác định pH tối ưu để hấp phụ Asen của vật liệu
- Thí nghiệm khả năng hấp phụ của vật liệu ở các pH khác nhau với thời gian hấp tối ưu là 30 phút ta thu được kết quả như sau:
Bảng 3.9. Hiệu suất hấp phụ Asen của vật liệu ở các pH khác nhau.
pH C0As (mg/l) CAs (mg/l) H (%) QCVN 01/2009 mg/l QCVN 02/2009 mg/l 3 0,1 0,05 50 0,01 0,05 4 0,1 0,045 55 0,01 0,05 5 0,1 0,035 65 0,01 0,05 6 0,1 0,015 85 0,01 0,05 7 0,1 0,01 90 0,01 0,05 8 0,1 KPH - 0,01 0,05 9 0,1 KPH - 0,01 0,05 10 0,1 KPH -
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
* Nhận xét:
- Kết quả cho thấy hiệu suất xử lý Asen của bùn thải tăng dần theo pH tăng dần
- pH ở 3, 4 cho hiệu suất xử lý 45% và 50% hàm lượng Asen 0,055 và 0,05 mg/l cao hơn so với QCVN 01/2009 là 5,5 và 5 lần.
- pH=6 nồng độ Asen sau hấp phụ là 0,015 cao hơn so với QCVN 01/2009 là 1,5 lần
- pH=7 nồng độ Asen sau hấp phụ là 0,01 bằng với giá trị cho phép của QCVN 01/2009
+ pH > 8->14 thì trong quá trình nâng pH thì Asen chuyển sang cơ chế kết tủa với nhóm (OH-) do đó pH này không phù hợp để nghiên cứu quá trình hấp phụ của vật liệu.
- Do đó chọn pH tối ưu ~ 7 vừa cho hiệu suất hấp phụ cao đồng thời cũng là pH trung tính mà đa số nước ngầm đều có pH trong khoảng này, ngoài ra còn giảm được chi phí hóa chất cho việc nâng pH.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.4.3. Xác định phương pháp tối ưu để vật liệu hấp phụ Asen
Sau khi xác định được thời gian tối ưu (30 phút) và pH tối ưu (pH~7) của vạt liệu hấp phụ chế tạo từ bùn thải Hydroxit sắt III chúng tôi tiến hành thử nghiệm vật liệu ở pH và thời gian tối ưu bằng các cột lọc được thiết kế trong phòng thí nghiệm.