Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.5.5. Ảnh hưởng của ion silicat đến quỏ trỡnh cố định asen,mangan, sắt
Nghiờn cứu sự ảnh hưởng của silicat đến quỏ trỡnh cố định asen, mangan và sắt tiến hành tương tự phần phốt phỏt. Kết quả được thể hiện trờn bảng 3.34 và hỡnh 3.31
Bảng 3.34. Ảnh hưởng của silicat đến quỏ trỡnh cố định asen, mangan và sắt
Silicat(mg/l) Fe(T)(mg/l) Mn(II)(mg/l) As(T)(ppb)
0 0,80 1,38 0,80 2 0,79 1,32 0,84 4 0,78 1,36 0,86 6 0,78 1,28 0,88 8 0,77 1,29 0,90 10 0,76 1,30 0,95 12 0,75 1,28 0,96 14 0,73 1,26 1,10 16 0,71 1,25 1,40 18 0,70 1,25 1,80 20 0,68 1,23 2,40
142 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 Silicat (mg/l) A s , M n v à F e Fe(T)(mg/l).10 Mn(mg/l).10 As(T)(ppb).10
Kết quả được chỉ ra trờn hỡnh 3.31 cho thấy rằng nồng độ của silicat hầu như khụng ảnh hưởng đến hoạt động của sắt và mangan. Nhưng đối với asen thỡ tương tự trường hợp ảnh hưởng của phốt phỏt, tuy nhiờn sự cạnh tranh của silicat yếu hơn phốt phỏt. Thể hiện nồng độ silicat lớn hơn 15 mg/l mới ảnh hưởng rừ rệt đến hoạt động của asen ( phốt phỏt > 10 mg/l ) và độ dốc của đường biểu diễn ảnh hưởng của silicỏt thấp hơn so đường ảnh hưởng của phốt phỏt. Như vậy trong bất cứ trường hợp nào, với nồng độ đủ lớn của silicat và phốt phỏt đều ảnh hưởng đến hoạt động của asen trong điều kiện giàu oxy.
3.5.6. Đờ̀ xuṍt phương á n cụ́ đi ̣nh asen, mangan và sắt ngay trong tầng ngậm nước khi khai thỏc nước ngầm. ngậm nước khi khai thỏc nước ngầm.
Tầng ngậm nước là lớp nước thấm qua lớp sột, sỏi đỏ và cỏt. Tốc độ của dũng nước chảy ngang trong tầng ngậm nước thụng thường 10 - 15 m/ ngày. Do vậy nguồn nước ngầm dưới tầng ngậm nước đúng vai trũ nguồn nước được lọc tốt.
Dựa trờn kết quả nghiờn cứu ở trờn và cựng sự nghiờn cứu tầng ngậm nước chỳng tụi đã đề xuất phương ỏn cố định asen, mangan và sắt ngay trong
Hỡnh 3.31: Ảnh hưởng của silicat đến quỏtrỡnh cố định asen, mangan và sắt As, Mn và Fe
143
tầng ngậm nước. Thiết bị oxy húa và giai đoạn khử trựng đặt trờn mặt đất. Sơ đồ xử lý thể hiện trờn hỡnh 3.32.
Quỏ trỡnh xử lý tiến hành như sau: Nước ngầm được bơm từ giếng thứ 1 lờn tới bể oxy húa. Sau đú một phần nước bóo hũa oxy được bơm trở lại tầng ngậm nước của giếng thứ 2. Giếng thứ 2 đặt ở vị trớ trước giếng 1 và cú cựng dũng chảy ngang với giếng thứ nhất. Một phần nước bóo hũa oxy được dựng làm nước cấp. Tỉ lệ nước bơm quay trở lại tầng ngậm nước phụ thuộc vào nồng độ của sắt và khả năng bóo hũa oxy. Khoảng cỏch giữa 2 giếng, giếng khai thỏc và giếng bơm nước trở lại phụ thuộc vào tốc độ dũng chảy của nước và lưu lượng khai thỏc.
Túm lại: Việc cung cấp oxy dưới dạng oxy hũa tan vào hệ thống yếm khớ mụ phỏng tầng ngậm nước tự nhiờn oxy đó oxy húa hầu hết Fe(II) lờn Fe(III), Mn(II) lờn MnO2 asenit thành asenat. Quỏ trỡnh thủy phõn của Fe(III) và Mn(IV) tạo điều kiện cho cộng kết đồng kết tủa và hấp phụ của asen lờn sắt(III)hydroxit và mangan đioxit. Kết quả của quỏ trỡnh này làm giảm nồng độ asen, mangan và sắt trong pha nước và chỳng được giữ lại trong lớp cỏt, đỏ sỏi và sột trong hệ thống. Quỏ trỡnh cố định asen bị ảnh hưởng bởi nồng độ của phốt phat và silicat trong pha nước. Nhưng đối với ion amoni, nitrat, nitrit, và sunfat hầu như khụng ảnh hưởng đến quỏ trỡnh cố định. Cỏc quỏ trỡnh oxy húa khỏc như sunfit, amoni thậm chớ của chất hữu cơ làm tăng chất lượng nước cấp.
Dựa trờn cỏc kết quả nghiờn cứu trờn phương án cụ́ đi ̣nh As , Mn và Fe ngay trong tõ̀ng ngõ ̣m nước được mụ tả trờn hỡnh 3.32
144 Zụn oxi húa Dũng nước ngầm bơm lờn Dũng bơm xuống giàu oxi Giếng khai thỏc Giếng trả nước về
Khu xử lý nước/Làm giàu oxi
Chiều dũng chảy của nước ngầm Nước cấp
145
KẾT LUẬN
Từ cỏc kết quả nghiờn cứu cho thấy rằng quỏ trỡnh giải phúng asen, mangan và sắt vào mụi trường nước theo nhiều cỏch khỏc nhau nhưng chủ yếu theo hai con đường chớnh:
Thứ nhất: Do quỏ trỡnh phong húa của cỏc loại quặng chứa asenua, Mn(II) và Fe(II) và sự hũa tan của cỏc sản phẩm tạo thành vào trong mụi trường nước sau quỏ trỡnh phong húa.
Thứ hai: Do quỏ trỡnh khử yếm khớ của cỏc hợp chất chứa asenat, Mn(IV) và Fe(III) là sản phẩm ớt tan của quỏ trỡnh phong húa bị rửa trụi, lắng đọng lại trong trầm tớch và phự sa ở cỏc đồng bằng chõu thổ tạo thành cỏc dạng tan vào cỏc tầng ngậm nước dưới đất.
Để cú thể cú một cỏi nhỡn sõu sắc hơn về hai con đường chủ yếu giải phúng và lưu giữ asen, mangan và sắt, chỳng tụi đó tiến hành lắp đặt cỏc hệ thống mụ phỏng điều kiện phong húa và yếm khớ tự nhiờn để nghiờn cứu, khảo sỏt và từ đú đưa ra ý tưởng xử lý chỳng tại nguồn, luọ̃n án đó thu được những đúng gúp mới sau:
1. Đó nghiờn cứu đỏnh giỏ khả năng oxy húa As (III) thành As(V) trong nước bằng oxy khụng khớ và ảnh hưởng của một số yếu tố quan trọng đến quỏ trỡnh này.
a, Trong nước (deion) chỉ cú asen thỡ khả năng oxy húa chuyển húa As(III) thành As(V) bằng oxy khụng khớ khỏ thấp, chỉ đạt trờn 30,2% (DO trong khoảng 8mg/l) mặc dự sự chuyển húa này xảy ra khỏ nhanh, chỉ trong 30 phỳt. Nhưng cũng trong nước deion, khi cú mặt mangan và sắt , khả năng chuyển húa của As(III) thành As(V) gần như hoàn toàn (98%).
146
b, Trong mụi trường nước cú thành phần tương tự như nước mưa ngấm qua đất, khả năng chuyển húa của As(III) thành As (V) và Mn(II) thành MnO2
thấp hơn so với trong mụi trường nước tinh khiết (deion) ở cựng điều kiện. 2. Hiợ̀u suṍt tách loa ̣i asen và manga n phụ thuộc vào pH, cỏc dạng sắt hydroxit tạo thành và một số ion cản trở, đặc biệt là phốt phỏt, silicat.
a, Đối với asen, dạng Fe (III)hydroxit vụ định hỡnh cú khả năng hấp phụ tố t asen, với tỷ lệ dạng vụ định hỡnh là 48,6% (nụ̀ng đụ̣ Fe (II) ban đõ̀u 30mg/l) cú thể lưu giữ được trờn 95% asen.Tuy nhiờn sắt(III)hydroxit dạng vi tinh thể cũng cú khả năng hấp phụ asen nhưng thṍp hơn nhiờ̀u .
b, Đối với mangan , Mn bị loa ̣i khỏi dung dịch chủ yế u do qúa trình oxi húa của oxy chuyển Mn(II) thành MnO2 và cộng kết cựng sắt (III) hydroxit.
3. Đó thiết kế lắp đặt hệ thống thớ nghiệm mụ phỏng điều kiện phong húa và yếm khớ tự nhiờn; tuy cũn đơn giản nhưng cỏc kết quả nghiờn cứu đó đưa ra bức tranh tổng thể về quỏ trỡnh chuyển húa cơ bản của asen, mangan, sắt và một số thành phõ̀n chủ yếu khỏc từ mụi trường đất, đỏ vào trong nước và ngược lại.
4. Đó giải thớch được hiện tượng trong điều kiện yếm khớ sõu nồng độ asen giảm là do cú sự tạo hợp chất asen sunfua và asenua ớt tan.
5. Đó đề xuất phương ỏn cú khả năng cố định asen, mangan và sắt ngay trong tầng ngậm nước khi khai thỏc nước ngầm.
149