XỬ LÝ NƯỚC DƯỚI ĐẤT Ô NHIỄM ARSENIC QUI MÔ HỘ GIA ĐÌNH

- XỬ LÝ NƯỚC DƯỚI ĐẤT Ô NHIỄM ARSENIC QUI MÔ HỘ GIA ĐÌNH Lê Hoàng Việt 1 , Nguyễn Hữu Chiếm 1 , Huỳnh Long Toản 1 và Phan Thanh Thuận 1.
- Để phục vụ cho nhu cầu sử dụng nước ngày càng gia tăng, từ giữa những năm 1990 nước ngầm ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đã được khai thác để làm nước uống bằng các giếng khoan ở các hộ gia đình..
- Nhưng không may nguồn nước này đã bị ô nhiễm arsenic ở nồng độ 1-845 μg/L (trung bình khoảng 39 μg/L).
- Vào năm 2006, người ta ước tính có khoảng 0,5-1 triệu người ở ĐBSCL bị ảnh hưởng do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm này.
- Nghiên cứu này sẽ dựa trên các kỹ thuật xử lý arsenic sẵn có để tìm ra biện pháp xử lý arsenic thích hợp để đạt tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và thiết kế, chế tạo các thiết bị xử lý arsenic dựa trên biện pháp đã lựa chọn.
- Các kết quả cho thấy việc kết hợp các qui trình oxy hóa, keo tụ và lọc có thể sử dụng để đưa nồng độ arsenic trong nước ngầm xuống dưới 10 μg/L..
- Cửu Long (ĐBSCL) có nguy cơ nhiễm độc arsenic mạn tính do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm arsenic.
- Dựa trên các nghiên cứu về ảnh hưởng của As đến sức khoẻ con người, tổ chức WHO đã đưa ra các tiêu chuẩn về nồng độ tối đa của As trong nước uống và tiêu chuẩn này trước đây là.
- Trên cơ sở đó, Bộ Tài Nguyên và Môi Trường ban hành Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dưới đất (QCVN 09:2008), qui chuẩn này qui định nồng độ As trong nước ngầm không được vượt quá 0,05 mg/L.
- Bộ Y tế cũng ban hành Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống - QCVN 01:2009, qui định nồng độ As cho phép trong nước ăn uống phải <.
- Có rất nhiều nghiên cứu để tìm ra biện pháp loại bỏ arsenic ra khỏi nước bao gồm keo tụ bằng hóa chất, keo tụ điện hóa, sử dụng các chất hấp phụ, sử dụng năng lượng mặt trời để oxy hóa (SORAS), oxy hóa (bằng oxy hay ozone) kết hợp với lọc, thẩm thấu ngược, trao đổi ion… (Hoffman, 2006.
- Hiện nay đã có các công nghệ xử lý hiệu quả, rẻ tiền để giải quyết vấn đề này cho các hộ hoặc các cộng đồng nhỏ..
- (2001) cũng đã đề nghị lựa chọn các biện pháp như tạo kết tủa/lắng, keo tụ/lắng, lọc, hấp phụ bằng vật liệu thích hợp, oxy hóa, sử dụng năng lượng mặt trời để ứng dụng ở Việt Nam, và cho rằng để lựa chọn biện pháp xử lý thích hợp cần phải dựa trên điều kiện cụ thể của địa phương như: mức độ ô nhiễm của nước.
- các công nghệ, thiết bị xử lý hiện có.
- khả năng sử dụng nguyên, nhiên liệu sẵn có của địa phương và hệ thống phải đáp ứng khi nồng độ As biến động trong một khoảng rộng..
- Theo Trung tâm Quốc tế Đánh giá các nguồn Tài nguyên Nước dưới đất (IGRAC, 2007), một số biện pháp xử lý nước ngầm ô nhiễm As có thể áp dụng cho các hộ gia đình và các cộng đồng được trình bày trong Bảng 1..
- Tình hình ô nhiễm arsenic ở ĐBSCL và tình hình phát triển công nghệ xử lý arsenic trên thế giới và Việt Nam cho thấy việc lựa chọn phương pháp và chế tạo thiết bị xử lý arsenic trong nước dưới đất phù hợp với điều kiện ĐBSCL là cần thiết, đó là lý do nghiên cứu này được thực hiện..
- Bảng 1: So sánh các biện pháp xử lý As trong nước dưới đất.
- nước lợ Keo tụ với phèn nhôm.
- Keo tụ với muối sắt.
- Keo tụ điện hóa.
- Việc lựa chọn phương pháp xử lý nước dưới đất ô nhiễm As qui mô hộ gia đình được tiến hành trên các căn cứ:.
- Dựa trên các tài liệu, phân tích các ưu điểm và nhược điểm của các biện pháp đã được áp dụng, để định hướng phương pháp xử lý As sử dụng trong nghiên cứu này..
- Tiến hành thí nghiệm để lựa chọn hóa chất thích hợp cho việc xử lý, sau đó tiến hành thí nghiệm trên mô hình để rút ra các thông số vận hành thích hợp dùng thiết kế thiết bị..
- Trong quá trình thực hiện đề tài này 03 thí nghiệm đã tiến hành, các chỉ tiêu theo dõi là nồng độ As trước và sau khi xử lý, nồng độ sắt tổng còn lại sau khi xử lý.
- Chỉ tiêu Phương pháp Phương tiện Hóa chất sử dụng.
- Máy quang phổ Jenway Spectrophotometer 6300, sử dụng ở bước sóng.
- Thí nghiệm 1: loại As bằng biện pháp oxy hóa, keo tụ/lọc với tác nhân oxy hóa là oxy.
- phương pháp keo tụ/lọc được lựa chọn để nghiên cứu.
- Tuy nhiên, do tỉ lệ Fe : As trong nước ngầm ở các tỉnh ĐBSCL khá thấp, và do qui chuẩn Việt Nam đã điều chỉnh nồng độ As từ 50 μg/L xuống còn 10μg/L để phù hợp với khuyến cáo của WHO, chúng tôi chọn chất keo tụ là FeCl 3 để keo tụ đồng thời bổ sung hàm lượng sắt cần thiết và sử dụng thêm oxy để làm chất oxy hóa ban đầu để chuyển As 3+ thành As 5+ trước khi áp dụng qui trình keo tụ/lọc nhằm tăng hiệu quả của qui trình.
- Thí nghiệm.
- dịch NaAsO 2 để tạo nước ngầm ô nhiễm As với nồng độ As gần 500 µg/L.
- Chất keo tụ được sử dụng là FeCl 3 với nồng độ xấp xỉ mg/L.
- Sau khi cho chất keo tụ vào, mẫu được sục khí 15 phút và để lắng 30 phút (thời gian được lựa chọn từ kết quả thí nghiệm định hướng), rồi lấy nước trong ở trên lọc qua giấy lọc có kích thước lỗ lọc là 0.6 µm, kế tiếp lấy nước sau lọc đem phân tích nồng độ As và Fe tổng còn lại.
- Thí nghiệm này sử dụng hàm lượng As cao (500 µg/L) vì theo Berg et al..
- (2007) nồng độ As ở ĐBSCL biến thiên từ 1- 845 μg/L, và theo Nhuệ và ctv.
- (2001) hệ thống xử lý phải hoạt động được trong khoảng biến thiên rộng, do đó, mục tiêu của thí nghiệm nhằm đánh giá nồng độ chất keo tụ thích hợp và đánh giá khả năng loại bỏ As của biện pháp này ở nồng độ As cao.
- Thí nghiệm 2: loại As bằng biện pháp oxy hóa, keo tụ/lọc với tác nhân oxy hóa là Ozone.
- Thí nghiệm này cũng được tiến hành tương tự như thí nghiệm 1, chỉ khác là tác nhân oxy hóa được sử dụng là ozone bằng máy Fresh FD- 3000II (200mg O 3 /giờ – 400 mg O 3 /giờ)..
- Thí nghiệm 3: loại As ra khỏi nước ngầm trên mô hình.
- Dựa theo các kết quả của thí nghiệm 1 &.
- 2, mô hình thử nghiệm có công suất tương đương với thiết bị sẽ thiết kế sau này (khoảng 250 L/giờ) được chế tạo và vận hành theo các điều kiện chọn ra từ các thí nghiệm 1 &.
- 2, để tìm điều kiện vận hành phù hợp cho việc chế tạo thiết bị..
- 3.1 Thí nghiệm 1: loại As bằng biện pháp oxy hóa, keo tụ/lọc với tác nhân oxy hóa là oxy.
- Ở cùng thời gian sục khí là 15 phút, các kết quả cho thấy liều lượng FeCl 3 càng cao thì hiệu quả xử lý càng cao, điều này do quá trình sục khí là vừa oxy hóa As 3+ thành As 5+ vừa giúp khuấy trộn chất keo tụ để hỗ trợ quá trình tạo bông cặn và cung cấp thêm oxy hoà tan cho nước để hình thành Fe(OH) 3 kết tủa.
- Thí nghiệm này một lần nữa đã chứng tỏ được vai trò của tỉ lệ Fe:As trong việc xử lý As như các tài liệu đã công bố..
- Bảng 3: Nồng độ As còn lại trong mẫu sau khi keo tụ và lọc bằng FeCl 3 (tác nhân oxy hóa ban đầu là không khí*).
- Nồng độ FeCl 3.
- Nồng độ As còn lại (µg/L) Độ lệch.
- nồng độ As ở hàng nồng độ FeCl 3 0 mg/L tương ứng với nồng độ As trong mẫu nước đưa vào thí nghiệm..
- Kết quả thí nghiệm cho thấy biện pháp keo tụ/lọc với tác nhân oxy hóa As ban đầu là không khí có hiệu suất loại bỏ As 3+ có thể lên đến 90% ở liều lượng FeCl 3 là 50 mg/L, tuy nhiên ở liều lượng này hàm lượng sắt tổng và.
- Bảng 4: Nồng độ Fe tổng còn lại trong mẫu sau khi keo tụ và lọc bằng FeCl 3 (tác nhân oxy hóa là không khí).
- Nồng độ FeCl 3 sử dụng (mg/L).
- Nồng độ Fe tổng còn lại sau xử lý (mg/L).
- Thí nghiệm 2: loại As bằng biện pháp.
- oxy hóa, keo tụ/lọc với tác nhân oxy hóa là Ozone.
- Kết quả thí nghiệm cho thấy biện pháp keo.
- Ở liều lượng FeCl 3 là 50 mg/L nồng độ As đã giảm xuống tới mức không phát hiện đã đạt QCVN 01:2009/BYT, tuy nhiên ở liều lượng này hàm lượng sắt tổng còn lại đã ở mức tới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT (xem Bảng 5 và Bảng 6).
- Điều này cũng không đáng lo ngại vì với thời gian sục ozone như thế này thì hầu như tất cả sắt II hoà tan đã chuyển thành sắt III không hoà tan, do đó khi chế tạo thiết bị, nếu sử dụng hệ thống lọc tốt, thì nồng độ sắt sẽ đạt QCVN 01:2009/BYT..
- Bảng 5: Nồng độ As còn lại trong mẫu sau khi keo tụ và lọc bằng FeCl 3 (tác nhân oxy hóa là ozone*) Nồng độ FeCl 3.
- Bảng 6: Nồng độ Fe tổng còn lại trong mẫu sau khi keo tụ và lọc bằng FeCl 3 (tác nhân oxy hóa là ozone).
- Nồng độ FeCl 3 (mg/L).
- Thí nghiệm 3: loại As ra khỏi nước.
- Dựa vào các kết quả trên, mô hình thử nghiệm có công suất 250 L/giờ (tương đương với công suất thiết bị sẽ chế tạo sau này) được chế tạo và vận hành với các nồng độ FeCl 3 khác.
- nhau để chọn ra điều kiện vận hành phù hợp phục vụ cho việc chế tạo thiết bị.
- Nguyên lý vận hành như sau: nước dưới đất sẽ được cho vào bồn, sau đó cho vào một lượng FeCl 3 thích hợp, mở công tắc, thiết bị sục ozone sẽ làm việc trong 15 phút sau đó tự tắt theo chế độ điều khiển đã cài đặt sẵn, để yên cho các kết tủa lắng xuống, sau đó bơm phần nước ở phía trên qua 02 bộ lọc để sử dụng..
- Hình 1: Sơ đồ cấu tạo thiết bị xử lý As Để thiết bị sau này phù hợp với điều kiện.
- của tỉnh Trà Vinh nơi sẽ được chuyển giao các thiết bị này, nồng độ As trong nước dưới đất ở tỉnh Trà Vinh đã được khảo sát.
- Chín mẫu nước giếng khoan được lấy vào mùa khô ở các hộ này cho thấy 5/9 mẫu đã nhiễm As và nồng độ nhiễm từ mg/L (Bảng 7)..
- Bảng 7: Nồng độ As trong nước dưới đất ở Trà Vinh Đợt thu mẫu ngày .
- Dựa theo kết quả điều tra, nồng độ As 3+.
- trong thí nghiệm trên mô hình được chọn là khoảng 100 g/L tương đương với nồng độ.
- giếng nhiễm cao nhất, tác nhân oxy hóa là ozone với thời gian sục khí là 15 phút, nồng độ FeCl 3 là 0.
- Nước sau xử lý.
- Bảng 8: Nồng độ As còn lại sau khi xử lý bằng mô hình (tác nhân oxy hóa là ozone).
- Nồng độ As còn lại (µg/L) Độ lệch chuẩn Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung.
- KPH: không phát hiện được nồng độ As còn lại trong nước sau xử lý..
- Bảng 9: Nồng độ Fe tổng còn lại sau khi xử lý bằng mô hình (tác nhân oxy hóa là ozone) Nồng độ.
- Nồng độ Fe tổng còn lại.
- Các kết quả thí nghiệm (Bảng 8 &.
- 9) cho thấy, hiệu suất loại bỏ As 3+ của mô hình rất tốt, ở liều lượng FeCl 3 30mg/L thì nồng độ As khi sử dụng tác nhân oxy hóa là ozone đạt QCVN 01:2009/BYT, nồng độ sắt tổng còn lại sau quá trình xử lý đều đạt qui chuẩn.
- Theo đó, các loại linh kiện đã sử dụng chế tạo mô hình được dùng để chế tạo thiết bị xử lý As chuyển giao cho các hộ..
- 3.4 Chế tạo và đánh giá hiệu quả thiết bị Dựa trên kết quả nghiên cứu, 03 bộ thiết bị xử lý nước dưới đất nhiễm As có công suất 250 L/giờ đã được chế tạo thành công và chuyển giao cho 03 hộ dân thuộc tỉnh Trà Vinh (Hình 2.
- Các kết quả vận hành 03 bộ thiết bị này được trình bày trong bảng 10.
- nước sau khi xử lý có nồng độ As <.
- Dựa trên các kết quả vận hành, giá thành để xử lý 1 m 3 nước được ước tính là 4.328VNĐ, so với giá nước cấp hiện nay, đây là mức giá có thể chấp nhận được.
- Hình 2: Thiết bị xử lý As.
- thay đổi tủ điện inox bằng tủ sắt hay nhựa, sử dụng các lu, kiệu sẵn có để thay thế bồn chứa, thay đổi máy tạo ozone của Trung Quốc bằng máy tự chế tạo, thay đổi cột lọc bằng các loại cột lọc cát và than tự chế, và một biện pháp không kém phần quan trọng đó là liên kết nhiều hộ cùng đầu tư một thiết bị, vì công suất hiện nay của thiết bị đủ cho 4 hộ sử dụng..
- Bảng 10: Kết quả vận hành thiết bị xử lý nước ngầm ô nhiễm As Chủ hộ Ngày .
- Nồng độ As (µg/L) Ngày Nồng độ As (µg/L).
- Chưa xử lý.
- Nồng độ sau xử lý theo 02 phương pháp phân tích.
- Đề tài đã chế tạo được một loại thiết bị có khả năng loại bỏ As trong nước dưới đất để đưa nồng độ As từ khoảng 100 µg/L xuống dưới 10 µg/L đạt tiêu chuẩn nước ăn uống qui định bởi Bộ Y tế Việt Nam..
- Chỉ nên áp dụng các thông số vận hành trong tài liệu này đối với các nguồn nước dưới đất có nồng độ As  100 µg/L.
- Ở các nồng độ As lớn hơn cần phải nghiên cứu điều chỉnh liều lượng FeCl 3 sử dụng và thời gian sục ozone..
- Nên nhân rộng kết quả của đề tài trên cơ sở sản xuất đại trà các thiết bị xử lý và áp dụng các biện pháp giảm giá thành đã nêu trên..
- Để định hướng tốt cho việc đầu tư các thiết bị xử lý As nhằm bảo vệ sức khoẻ cho người dân nên tiến hành thêm các khảo sát về các khu vực có nước dưới đất bị ô nhiễm As của các tỉnh, xác định mức độ ô nhiễm và diễn tiến của nồng độ As trong nước ngầm theo mùa..
- Tiến hành thêm các nghiên cứu nhằm đánh giá tuổi thọ của thiết bị và các lõi lọc..
- Một số công nghệ xử lý Asen trong nước ngầm, phục vụ cho cấp nước sinh hoạt đô thị và nông thôn, trong tài liệu.
- Ghi chú: thuật ngữ nước dưới đất được sử dụng thay cho thuật ngữ nước ngầm để phù hợp với thuật ngữ sử dụng trong các văn bản quản lý nhà