2.1. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Đề tài nghiên cứu xử lý nước ngầm có chứa asen của giếng khoan Trường mầm non xã Tự Nhiên, huyện Thường Tín, Hà Nội. Các thông số As, Fe, Mn trong nguồn nước nơi đây được xác định như sau:
Bảng 2.1. Các thông số của nước ngầm đầu vào
STT Thông số Đơn vị Nồng độ
1 As ppb 59 8
2 Fe ppm 9,6 3,1
3 Mn ppm < 0,5
+ Vật liệu lọc là các hạt sỏi nhẹ kemrazit kích thước 1 - 3mm và 3 - 5mm. + Nước giếng khoan trường mầm non xã Tự Nhiên đựoc bổ sung asen (III) lên khoảng 100 µg/l.
- Phạm vi nghiên cứu: Hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng các phương pháp lọc sinh học và ảnh hưởng của các điều kiện thí nghiệm đến hiệu suất xử lý asen.
2.2. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN TIẾN HÀNH
- Địa điểm nghiên cứu: vị trí thí nghiệm được đặt tại Trường mầm non xã Tự Nhiên, huyện Thường Tín, Hà Nội.
- Địa điểm thực tập: Viện Công nghệ Môi trường, Số 18, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội.
- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 11 năm 2009 đến tháng 4 năm 2011.
2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Đề tài tiến hành nghiên cứu 3 nội dung sau:
- Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Ảnh hưởng của nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào đến hiệu suất xử lý asen.
2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4.1. Phƣơng pháp điều tra thu thập tài liệu
Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi tiến hành thu thập các tài liệu, số liệu, các công trình đã được nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến các vấn đề nghiên cứu. Tài liệu thu thập được xử lý, phân tích và phân loại để từ đó xác định những vấn đề cần đánh giá.
2.4.2. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ hệ thiết bị thực nghiệm sau:
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống xử lý asen trong nước ngầm bằng phương pháp lọc sinh học
Nước giếng khoan
TTủủđđiiềềuu Tủủđđiiềềuu k khhiiểểnn Nước rửa lọc Thùng chứa nước thô Thùng chứa nước đã xử lý Bơm rửa lọc ngược Bơm cấp nước thô (1) (2) (6) (3) (4) (5) Lưu lượng kế
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Cấu tạo của hệ thống thiết bị thí nghiệm
Hệ thiết bị thực nghiệm là hệ thống hoạt động tự động , gồm: Cột lọc sinh học, 01 bơm nước từ giếng khoan vào thùng chứa nước thô, 2 bơm định lượng để bơm cấp nước thô và bơm rửa lọc ngược, hệ thống điều khiển và 2 thùng chứa nước (thùng chứa nước thô có thể tích là 300 lít và thùng chứa nước sau khi xử lý có thể tích là 500 lít).
- Cột lọc sinh học được chế tạo từ nhựa PVC trong suốt có chiều cao 2,5
m, đường kính 0,2 m. Vật liệu lọc sử dụng là sỏi nhẹ kemrazit sẵn có trên trên thị trường Việt Nam. Vật liệu được sàng để chọn các loại kích thước 3 - 5 mm và 1 - 3 mm. Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,0 m.
* Nguyên lý hoạt động của hệ thống thí nghiệm
Khởi động hệ thống, nước ngầm chứa Fe2+
, Mn2+ và As vào cột lọc trong
một thời gian nhất định để vi sinh vật phát triển và thích nghi dần với điều kiện làm việc, cho tới khi hệ đạt được trạng thái cân bằng. Khi đó Fe2+
và Mn2+ sẽ được IRB oxy hóa thành Fe3+ kết tủa dưới dạng oxit FeOx và Mn4+
dưới dạng MnOx kết tủa, FeOx và MnOx hình thành trên bề mặt vật liệu lọc sẽ
hấp phụ As lên bề mặt của nó. Kết quả cuối cùng là cả sắt, mangan và asen được lọc và loại bỏ ra khỏi nước,
Nước ngầm được bơm trực tiếp từ giếng khoan (tại Trường mần non xã Tự nhiên, huyện Thường tín, Hà Nội) vào thùng chứa nước thô. Nước thô được bơm vào khoảng không phía trên cột lọc bằng các bơm cấp nước thô có thể điều chỉnh được lưu lượng. Nước đã xử lý từ đáy cột lọc được đưa sang thùng chứa nước đã xử lý. Sau mỗi khoảng thời gian hoạt động nhất định, tiến hành rửa ngược định kỳ bằng nước đã xử lý nhờ bơm rửa ngược. Lưu lượng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
nước được theo dõi và xác định bằng lưu lượng kế điện tử được lắp trên đường ống cấp nước thô.
+ Hệ thí nghiệm làm việc theo hai chế độ lọc: liên tục (trong khoảng 5 tháng đầu) và gián đoạn (hoạt động 1 giờ, nghỉ 3 giờ; hoạt động 1 giờ, nghỉ 2 giờ) trong thời gian tiếp theo.
+ Chu kỳ làm việc của hệ thống là 12 giờ, với tốc độ lọc thay đổi từ 100 - 600 m/ngày. Quá trình rửa lọc: 10 phút với tốc độ rửa lọc 1000lít/giờ.
* Các công thức thí nghiệm
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen gồm 4 công thức:
Công thức 1: tốc độ lọc là 100 m/ngày Công thức 2: tốc độ lọc là 210 m/ngày Công thức 3: tốc độ lọc là 400 m/ngày Công thức 4: tốc độ lọc là 600 m/ngày
- Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt vật liệu lọc đến hiệu suất xử lý asen gồm 2 công thức:
Công thức 1: Vật liệu lọc có kích thước từ 1 - 3 mm Công thức 2: vật liệu lọc có kích thước từ 3 - 5 mm
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào đến hiệu suất xử lý asen gồm 2 công thức:
Công thức 1: Nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào khoảng 50 µg/l Công thức 2: Nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào khoảng 100 µg/l Các công thức thí nghiệm trên được bố trí và theo dõi thông qua 3 chế độ vận hành của hệ thống thiết bị thực nghiệm sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 2.2. Các chế độ thực nghiệm
Lƣu lƣợng lọc (l/h) Vận tốc lọc
Khoảng Trung bình m/h m/ngày