Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến xử lý asen trong nước dưới đất cung cấp nước sạch cho sinh hoạt tại thị xã Cửa Lò tỉnh Nghệ An

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:118

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu chính của luận văn là cảnh báo tác động của việc ô nhiễm Asen tới sức khỏe cộng đồng. Đề xuất ứng dụng công nghệ tiên tiến xử lý Asen trong nước dưới đất đảm bảo cung cấp nước sạch an toàn cho người tiêu dùng cũng chính là bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến xử lý asen trong nước dưới đất cung cấp nước sạch cho sinh hoạt tại thị xã Cửa Lò tỉnh Nghệ An

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄN PHƯỚC HÒA NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT CUNG CẤP NƯỚC SẠCH CHO SINH HOẠT TẠI THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kĩ thuật môi trường Mã số ngành : 60520320 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄN PHƯỚC HÒA NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT CUNG CẤP NƯỚC SẠCH CHO SINH HOẠT TẠI THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kĩ thuật môi trường Mã số ngành : 60520320 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS. TS. HUỲNH PHÚ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2015
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS. HUỲNH PHÚ Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày 09 tháng 02 năm 2015 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 GS. TSKH. LÊ HUY BÁ Chủ tịch 2 TS. TRỊNH HOÀNG NGẠN Phản biện 1 3 PGS. TS. PHẠM HỒNG NHẬT Phản biện 2 4 PGS. TS. THÁI VĂN NAM Ủy viên 5 TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày 24 tháng 01 năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN PHƯỚC HÒA Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 21/02/1990 Nơi sinh: TP. Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Kĩ thuật môi trường MSHV:1341810008 I- Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT CUNG CẤP NƯỚC SẠCH CHO SINH HOẠT TẠI THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN” II- Nhiệm vụ và nội dung: Thu thập khảo sát các số liệu về diện tích, dân số, số giếng nước, phân bố dân cư của Thị Xã. Khái quát và đánh giá ảnh hưởng của Asen. Phân vùng chất lượng nước ngầm khu vực nghiên cứu, làm cơ sở cho công tác khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên này. Nghiên cứu các yếu tố có liên quan tới việc áp dụng công nghệ xử lý tại địa phương. Đánh giá hiệu quả của công nghệ xử lý Asen được áp dụng. Nghiên cứu công nghệ tiên tiến xử lý nước ngầm ô nhiễm Asen cung cấp nước sinh hoạt cho khu vực Thị xã Cửa Lò. Đề xuất công nghệ cho việc khử Asen trong nước dưới đất III- Ngày giao nhiệm vụ: 19/07/2014
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/01/2015 V- Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS. Huỳnh Phú CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS. HUỲNH PHÚ
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Học viên thực hiện Luận văn Nguyễn Phước Hòa
ii LỜI CÁM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ các thầy cô, gia đình, các đồng nghiệp và bạn bè. Tôi chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả mọi người – những người đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn thành luận văn đúng thời gian quy định. Để hoàn thành tốt luận văn này, trước hết em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Huỳnh Phú, Thầy đã tận tình giúp đỡ và trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu. Em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc nhất đến tất cả quý thầy cô và cán bộ của Trường Đại học Công nhệ TP. HCM đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu của mình cho em trong suốt quá trình học tập. Xin cảm ơn các Anh Chị đồng nghiệp công tác tại Chi cục Bảo vệ môi trường; Trung tâm Quan trắc và Phân tích Môi trường đã giúp đỡ, đã tạo điều kiện đi thực tế khảo sát và cung cấp các số liệu có liên quan và hỗ trợ những thông tin cần thiết cho em hoàn thành luận văn. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến Quý đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã động viên, khuyến khích và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt khóa học. Xin chân thành cảm ơn! Học viên Nguyễn Phước Hòa
iii TÓM TẮT Sự hiện diện của Asen trong nước ngầm ở nhiều nơi, vùng nông thôn của Việt Nam đã và đang trở thành vấn đề môi trường cần quan tâm. Đề tài này lấy ngẫu nhiên mẫu nước giếng khoan từ các hộ gia đình thuộc thị xã Cửa Lò để phân tích và đánh giá các chỉ tiêu Fe, As và pH. Đồng thời các mẫu cặp sau khi qua hệ thống xử lý của các hộ gia đình cũng được phân tích để đánh giá hiệu quả khử Fe và As tại các hộ gia đình, qua đó nhận định về khả năng xử lý As tại khu vực này. Hàm lượng As trong nước ngầm vùng khảo sát hầu hết đều vượt quá giới hạn tối đa cho phép đối với As trong nước sinh hoạt từ 2-4 lần. Kết quả khảo sát cho thấy 100% các hộ gia đình sử dụng nước ngầm làm nước cấp cho sinh hoạt do đó sẽ tiềm ẩn nguy cơ thâm nhập As vào cơ thể qua đường ăn uống. Đánh giá về hiệu quả xử lý Fe, As từ hệ thống lọc cát tại các hộ gia đình cho thấy đối với mẫu có hàm lượng Fe ban đầu cao… thì hiệu quả loại bỏ As cũng lên đến 98%. Tuy nhiên do thiếu kiến thức cũng như kỹ năng vận hành, bảo dưỡng bể lọc cát mà hiệu quả xử lý Fe, As ở một số hộ gia đình không đạt hiệu quả. Do vậy cần có các hướng dẫn, phổ biến kiến thức để nâng cao khả năng xử lý tại chỗ đối với Fe, As trong dân cư nông thôn.
iv ABSTRACT The presence of arsenic in groundwater in many places, especially in rural areas of Vietnam has become environmental issues of concern. In this study and treated household’s groundwater was randomly sampled in Cua Lo Town for ana- lyzing the con-tents of iron (Fe) and arsenic (As), and measurement of pH as well as evaluating the Fe and As removal efficiencies. The arsenic content in almost all of groundwater samples in the studied area were exceeded maximum allowable concentration As in drinking water from 2 to 4 times. The survey found that 100% of interviewed household in the commune using contaminated arsenic groundwater for supply water which might potentially cause arsenic exposure to the body through ingestion. The results were also found that As content in water samples after treat-ing through household’s sand filter was suitable for supplied water. The samples with higher initial content of Fe were also higher As removal efficiency. However, due to lacking of knowledge, operative and maintenance skills caus- ing the treatment plants of Fe and As in some families cannot achieve high effec- tiveness (in which, the efficiency of arsenic removal was only about 44%). There- fore, it need providing the instruction and disseminating knowledge to the house- holds in the commune to increase the ability for in-situ treatment of As and Fe.
v MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ......................................................................................... ..................... i LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... ii TÓM TẮT ............................................................................................................. iii ABSTRACT ............................................................................................................... iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... ix DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... x DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... xi MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1 2. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................... 1 3. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................... 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 3 5. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 3 6. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 3 7. Ý nghĩa Khoa học và thực tiễn ............................................................................. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 6 1.1. TỔNG QUAN VỀ ASEN .............................................................................. 6 1.1.1. Giới thiệu ....................................................................................................... 6 1.1.2. Nguyên tố Asen ............................................................................. ............... 7 1.1.3. Asen phân bố trong môi trường tự nhiên ....................................................... 8 1.1.4. Cấu tạo và cơ chế gây độc ............................................................................. 9 1.1.4.1. Cấu tạo .................................................................................. ........................ 9 1.1.4.2. Tính chất vật lý .............................................................................................. 9 1.1.4.3. Tính chất hoá học ......................................................................................... 10 1.1.4.4. Cơ chế gây độc ............................................................................................ 10 1.2. CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA ASEN TRONG MÔI TRƯỜNG ................. 11 1.3. ĐỘC HỌC CỦA ASEN ............................................................................... 13
vi 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .............................................................. 13 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................ 14 1.3.3. Độc học của Asen ........................................................................................ 16 1.4. TIÊU CHUẨN VỀ ASEN ........................................................................... 18 1.5. ẢNH HƯỞNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ ASEN............................... 18 1.5.1. Ảnh hưởng của Asen đến Sức khỏe Con người .......................................... 18 1.5.2. Các biện pháp xử lý Asen trong nước ......................................................... 19 1.5.2.1. Hệ thống lọc cát .......................................................................... ................. 19 1.5.2.2. Hệ thống lọc với vật liệu MF-97 ................................................................. 21 1.5.2.3. Xử lý Asen bằng dòng điện ......................................................................... 22 1.5.2.4. Xử lý asen bằng hệ thống lọc hấp phụ sử dụng quặng MnO 2 ..................... 23 1.5.2.5. Xử lý Asen bằng sắt và đá ong biến tính (Laterite) ..................................... 23 1.5.2.6. Loại trừ asen bằng than hoạt tính làm từ gáo dừa ....................................... 25 1.5.2.7. Xử lý asen với cả vật liệu oxy hoá và vật liệu hấp phụ ............................... 26 1.5.3. Giới thiệu vật liệu lọc Asen ......................................................................... 26 1.5.3.1. Vật liệu oxi hóa xử lý Asen ......................................................................... 26 1.5.3.2. Vật liệu hấp phụ xử lý Asen ........................................................................ 27 1.5.3.3. Vật liệu hấp thụ xử lý Asen ......................................................................... 30 CHƯƠNG 2 TIỀM NĂNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN ....................................................................................... ............... 31 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN .............. 31 2.1.1. Lịch sử hình thành .......................................................................... ............. 31 2.1.2. Điều kiện tự nhiên và xã hội ........................................................................ 33 2.1.2.1. Diện tích và dân số ...................................................................................... 33 2.1.2.2. Vị trí địa lý ................................................................................................... 34 2.1.2.3. Địa hình........................................................................................................ 35 2.1.2.4. Khí hậu ........................................................................................................ 35 2.1.2.5. Thủy văn, hải văn ........................................................................................ 36 2.1.2.6. Giao thông.................................................................................................... 36
vii 2.1.3. Kinh tế.......................................................................................................... 37 2.1.4. Địa điểm du lịch ........................................................................................... 38 2.1.5. Hệ thống giáo dục ........................................................................................ 40 2.2. TRỮ LƯỢNG TIỀM NĂNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT TẠI THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN ......................................................................................... 40 2.2.1. Nguồn nước dưới đất ................................................................................... 40 2.2.2. Trữ lượng khai thác nước dưới đất .............................................................. 42 2.3. TÍNH CHẤT NƯỚC NGẦM Ở THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN ...... 43 2.3.1. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Holocen (qh) .................................. 44 2.3.2. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen (qp) ............................... 45 2.3.3. Tầng chứa nước khe nứt trầm tích Trias giữa (t2) ....................................... 47 2.4. CÁC TÁC ĐỘNG KHAI THÁC NƯỚC QUÁ MỨC GÂY RA ................ 48 2.4.1. Nước dưới đất bị khai thác quá mức ............................................................ 48 2.4.2. Chất lượng nước dưới đất bị biến đổi .......................................................... 49 CHƯƠNG 3 KHAI THÁC BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT ....... 52 3.1. HIỆN TRẠNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT ..................................... 52 3.1.1. Khai thác sử dụng nước ăn uống - sinh hoạt nông thôn .............................. 52 3.1.2. Khai thác sử dụng nước ăn uống –sinh hoạt đô thị ..................................... 53 3.1.3. Khai thác sử dụng nước cho sản xuất công nghiệp ..................................... 55 3.2. ĐỊNH HƯỚNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT .................................... 56 3.2.1. Phương hướng, mục tiêu khai thác sử dụng nước dưới đất ......................... 56 3.2.2. Giải pháp kĩ thuật, công nghệ và qui mô công trình.................................... 59 3.3. KHAI THÁC BỀN VỮNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT ......................................... 60 3.3.1. Mục tiêu khai thác, sử dụng nước dưới đất ................................................. 60 3.3.2. Mục tiêu bảo vệ nước dưới đất .................................................................... 61 3.3.3. Phân vùng quy hoạch khai thác nước dưới đất ............................................ 62 3.3.4. Lựa chọn giải pháp về nguồn nước.............................................................. 63 3.3.4.1. Nguồn nước mặt ............................................................................ .............. 63 3.3.4.2. Nguồn nước dưới đất ................................................................................... 63
viii 3.3.5. Quản lý và bảo vệ bền vững tài nguyên nước dưới đất ............................... 64 3.3.6. Biện pháp quản lý và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất............................... 65 CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT .................................................................................... 71 4.1. NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ASEN ĐƯỢC ÁP DỤNG ...... ................................................................................................................ 71 4.1.1. Công nghệ xử lý nước ngầm nhiễm Asen được áp dụng ở xã Tân Long, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp ............................................................ 71 4.1.2. Công nghệ xử lý nước ngầm nhiễm Asen khu vực đồng bằng Bắc Bộ ....... 72 4.1.3. Công nghệ xử lý Asen ở vùng châu thổ sông Hồng 73 4.1.4. Công nghệ xử lý Asen tại Tây Ninh 74 4.2. MỘT SỐ MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ASEN................................... 75 4.2.1. Mô hình thiết bị định lượng và ngăn phản ứng ........................................... 75 4.2.2. Mô hình tháp phản ứng có bể lọc thô .......................................................... 75 4.2.3. Mô hình tháp lắng, ngăn phản ứng Ôxy hóa tầng cặn lơ lửng và bể lọc ..... 76 4.3. ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ................................................. 78 4.4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH ......................................................... 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 86 Phụ Lục
ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT UNICEF : United Nations Children's Fund (Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc) WHO : World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới) YTDP&MT : Y tế dự phòng và Môi trường As, Arsen : Nguyên tố Asen (Kí hiệu As) còn gọi là thạch tín (tiếng Anh là Arsenic) As (III) : Ion Asen As3+ As (V) : Ion Asen As5+ mg/l : miligam/lít (đơn vị tính hàm lượng, nồng độ 1 chất trong dung dịch)  g/l : micro gam/lít (đơn vị tính hàm lượng, nồng độ 1 chất trong dung dịch) ppm : part per million (phần triệu, tương đương mg/l) ppb : part per billion (phần tỉ, tương đương  g/l) ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long NN&PTNT : Nông nghiệp và phát triển nông thôn ATP : Ademosine Tri phoglyphate NDĐ : Nước dưới đất TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCYTTG : Tổ chức Y tế thế giới TCCP : Tiêu chuẩn cho phép
x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1.2.1: Dân số tại các phường, xã .................................................................. 33 Bảng 2.2.2: Bảng thống kê lưu lượng các lỗ khoan có nước nhạt[23] ..................... 42 Bảng 2.2.2: Bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ trong ngày – Năm 2011[23] ... 43 Bảng 2.3.1: Tổng hợp kết quả phân tích mẫu nước tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Halogen (qh)[23] ................................................................................................ 45 Bảng 2.3.2: Tổng hợp kết quả phân tích mẫu nước tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistogen (qp)[23] ............................................................................................ 46 Bảng 2.3.3: Tổng hợp kết quả phân tích mẫu nước tầng chứa nước khe nứt trầm tích Trias giữa (t2)[23] ..................................................................................................... 47 Bảng 3.1.1: Tổng hợp hiện trạng sử dụng nước khu vực nông thôn[23] .................. 52 Bảng 3.1.2: Tổng hợp hiện trạng sử dụng nước khu vực đô thị[23] ........................ 53 Bảng 3.1.3: Tổng hợp hiện trạng khai thác sử dụng nước phân theo khu vực[23] .. 55 Bảng 4.3: Gía trị đầu vào và đầu ra của nguồn nước ................................................ 79 Bảng 1: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc Vật liệu vô cơ – dùng keo tụ PPAC . 80 Bảng 2: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc Vật liệu Polyme ............................... 80 Bảng 3: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc Vật liệu cát thạch anh ...................... 81 Bảng 4: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc than cát kết hợp ................................ 81 Bảng 5: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc Vật liệu cát thạch anh – than – vật liệu polyme ....................................................................................................................... 82 Bảng 6: Chất lượng nước được lọc qua cát thạch anh, than hoạt tính keo tụ bằng PPAC và khử trùng bằng chlorine (phân tích theo các tiêu chuẩn nước sinh hoạt) . 82
xi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1.1a: Một mẫu lớn chứa Asen tự nhiên và Asen[22] ............................................... 7 Hình 1.1.1b: Mô hình tinh thể Asen và Cấu trúc nguyên tử Asen[22] .................................. 7 Hình 1.1.3: Asen trong đá và quặng khoáng vật, sulfurAsenat – 73 khoáng vật, intêmtallit – 40 khoáng vật[22] .................................................................................................................. 8 Hình 1.1.4.1: Mô hình cấu tạo của nguyên tử Asen[22] ........................................................ 9 Hình 1.1.4.4a: Asen cản trở hoạt động của Enzym[16] ....................................................... 10 Hình 1.1.4.4b: Asen ngăn cản tạo ra ATP[16] ..................................................................... 11 Hình 1.1.4.4c: Asen làm đông protein[16] .......................................................................... 11 Hình 1.3a: Sự phụ thuộc của dạng tồn tại hợp chất asen vào pH[5] .................................... 12 Hình 1.3b: Sự phụ thuộc dạng tồn tại của asen vào môi trường địa hóa[5] ....................... 13 Hình 1.3.2: Bản đồ các khu vực nhiễm As trên toàn quốc[8] .............................................. 15 Hình 1.4.3: Sự xâm nhập của Asen và các hợp chất của nó trong cơ thể[16] ..................... 17 Hình 1.6.1a: Các con đường thâm nhập As vào cơ thể[16] ................................................. 18 Hình 2.1.1a: Vị trí thị xã Cửa Lò trên bản đồ tỉnh Nghệ An [22]........................................ 32 Hình 2.1.1b: Mặt bằng tổng thể khu vực nghiên cứu [22] ................................................... 33 Hình 2.1.2.2: Sơ đồ ranh giới các Phường ở Thị Xã Cửa Lò [22] ...................................... 34 Hình 2.2.1: Mặt bằng hiện trạng hệ thống cấp nước thị xã Cửa Lò[23] .............................. 41 Hình 4.1.1: Sơ đồ xử lý nước ngầm nhiễm Asen ở Đồng Tháp .......................................... 71 Hình 4.1.2: Hệ thống xử lý Asen khu vực Bắc Bộ .............................................................. 72 Hình 4.1.3: Hệ thống xử lý Asen ở các vùng nông thôn châu thổ sông Hồng .................... 73 Hình 4.1.4: Hệ thống xử lý Asen ở Tây Ninh ...................................................................... 74 Hình 4.2.1: Mô hình thiết bị định lượng và ngăn phản ứng ................................................ 75 Hình 4.2.2: Mô hình tháp phản ứng và bể lọc thô ............................................................... 76 Hình 4.2.3: Mô hình tháp phản ứng oxy hóa có tầng cặn lơ lửng và bể lọc ........................ 77
1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Theo báo cáo của Cục Y tế Dự phòng – Bộ Y tế (2008), hiện nay tại Việt Nam số người có nguy cơ mắc bệnh do tiếp xúc với Asen đã lên tới 17 triệu người (chiếm 21,5% dân số Việt Nam). Hiện tượng nước ngầm nhiễm asen đã có từ lâu nhưng không được điều tra và khuyến cáo kịp thời nên người dân vẫn sử dụng cho ăn uống hằng ngày mà không ý thức tính nguy hại tiềm tàng đến sức khỏe. [5] Theo nghiên cứu của Đỗ Trọng Sự (1997), hàm lượng Asen trong nước ngầm ở một số vùng ở miền Bắc là 0,001 – 0,32 mg/l và ở một số nơi như Việt Trì, Hà Nội, Hải Phòng có hàm lượng Arsen trong nước từ 0,014 – 0,034 mg/l. Một nghiên cứu khác của Lê Hoàng Ninh (2005 - 2006) hợp tác với Unicef cho kết quả như sau: tỉnh Long An có 420 mẫu (8,61%); Đồng Tháp có 369 mẫu (12,47%); An Giang có 545 mẫu (20,18%); Kiên Giang có 115 mẫu (3,79%) có hàm lượng asen vượt mức tiêu chuẩn cho phép là 10 ppb. [15] Năm 2008, Viện Vệ sinh Y tế Công cộng Tp.HCM phối hợp với Cục YTDP&MT tiến hành nghiên cứu “Ảnh hưởng của ô nhiễm asen trong nước ngầm đến sức khỏe cộng đồng tại tỉnh Đồng Tháp và Tiền Giang”. Tại xã Tân Long, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp số mẫu tóc phân tích có hàm lượng asen vượt tiêu chuẩn là 108 mẫu chiếm tỷ lệ 48% và xã Tân Huề, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp là 60 mẫu chiếm tỷ lệ 33%.[6] 2. Tính cấp thiết của đề tài Tỉnh Nghệ An, theo kết quả điều tra và phân tích mẫu nước của các cơ quan chức năng gần đây ở 285 xã trên địa bàn tỉnh đã phát hiện ở nhiều khu vực nguồn nước sinh hoạt và ăn uống của người dân được khai thác từ nguồn giếng khoan và giếng khơi đang bị nhiễm Asen cao hơn mức giới hạn của tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống. Trong đó, tỷ lệ giếng khoan bị nhiễm Asen cao hơn giếng khơi. Cụ thể, trong số 3.500 mẫu nước được kiểm tra thì có 2.637 giếng khoan với 518 mẫu bị nhiễm (chiếm 19,64% số giếng khoan được kiểm tra) và có 863 giếng khơi với 6
2 mẫu bị nhiễm (chiếm 0,69% tổng số giếng khơi được kiểm tra). Và chiều sâu của giếng khoan bị nhiễm Asen từng vùng cũng rất khác nhau. [14] Theo kết quả giám sát của ngành Y tế cho thấy các bệnh truyền nhiễm gây dịch như cúm, tiêu chảy, sốt rét, sốt xuất huyết, lỵ trực khuẩn, quai bị, lỵ amip, viêm gan vi rút, thủy đậu..., đều có liên quan đến nguồn nước bị nhiễm Asen và nhiều chất hữu cơ khác. Các nghiên cứu khoa học cũng cho thấy khi sử dụng nước nhiễm Asen để ăn, uống, con người có thể mắc bệnh ung thư, trong đó thường gặp là ung thư da. Ngoài ra, Asen còn đầu độc hệ tuần hoàn khi uống phải nguồn nước có hàm lượng Asen cao. Tuy nhiên, ở một số địa bàn khi kiểm tra nguồn nước, nồng độ Asen trong nguồn nước ở mức cho phép nhưng vẫn có số người bị ung thư nhiều, nhất là các khu vực có kho chứa thuốc bảo vệ thực vật, các khu vực chứa các kho đạn dược, cơ khí của quân đội trước đây. Có nghĩa là tại đây đang tồn tại các chất khác cũng cần được điều tra, đánh giá. Riêng về tình trạng nước nhiễm Asen, trên cơ sở kết quả điều tra, phân tích của các cơ quan chuyên môn, thiết nghĩ, tỉnh cần tổ chức thông báo cho nhân dân các vùng, các địa phương có nguồn nước bị nhiễm Asen vượt mức cho phép để ngừng ngay việc khai thác, sử dụng nước để ăn uống và sinh hoạt. Đồng thời có kế hoạch đầu tư, hỗ trợ giúp nhân dân xây dựng các công trình cấp nước sạch. Hoặc ít nhất cũng để cho nhân dân biết để chuyển sang sử dụng nguồn nước khác thay thế như nước mưa, nước giếng khơi đào cạn không nhiễm Asen, hay từ nguồn nước mặt. Các cơ quan chuyên môn cũng khuyến cáo nhân dân đang sử dụng giếng khoan không nên dùng nước bơm trực tiếp dưới lòng đất lên mà nên xử lý hệ thống bể lắng, lọc hoặc bơm vào một dụng cụ chứa nước khác trước khi dùng cho sinh hoạt và ăn uống. Tiến hành “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT CUNG CẤP NƯỚC SẠCH CHO SINH HOẠT TẠI THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN” là hết sức cần thiết . Đề tài được thực hiện nhằm góp phần đa dạng hóa các phương pháp xử lý Asen trong
3 nước, đồng thời giảm thiểu tác hại của Asen và cung cấp nguồn nước sạch, an toàn cho người dân. 3. Mục tiêu của đề tài Cảnh báo tác động của việc ô nhiễm Asen tới sức khỏe cộng đồng Đề xuất ứng dụng công nghệ tiên tiến xử lý Asen trong nước dưới đất đảm bảo cung cấp nước sạch an toàn cho người tiêu dùng cũng chính là bảo vệ sức khỏe cộng đồng 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý Asen áp dụng thực tế và khảo sát đánh giá hiệu quả của công nghệ. Chọn Thị xã Cửa Lò, tỉnh Nghệ An nơi có trạm cấp nước có nguồn nước từ nước giếng bị ô nhiễm Asen. 5. Nội dung nghiên cứu Thu thập khảo sát các số liệu về diện tích, dân số, số giếng nước, phân bố dân cư của Thị Xã. Khái quát và đánh giá ảnh hưởng của Asen. Phân vùng chất lượng nước ngầm khu vực nghiên cứu, làm cơ sở cho công tác khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên này. Nghiên cứu các yếu tố có liên quan tới việc áp dụng công nghệ xử lý tại địa phương. Đề xuất công nghệ cho việc khử Asen trong nước dưới đất 6. Phương pháp nghiên cứu Kế thừa có chọn lọc và hệ thống hóa kết quả nghiên cứu có liên quan: thu thập tài liệu về điều kiện tự nhiên (nhiệt độ, độ ẩm, mưa, thủy văn, đất đai, kinh tế xã hội…) Phương pháp điều tra đo đạc: Nghiên cứu thu thập các số liệu làm căn cứ đánh giá đầy đủ tình trạng chất lượng nước ngầm địa điểm nghiên cứu. Phương pháp đánh giá nhanh môi trường: Sử dụng các tư liệu đã có tính toán nhanh mức độ ô nhiễm chất lượng nước ngầm Phương pháp phân tích: Phân tích các thông số chất lượng nước, xử lý số liệu
4 So sánh đối chiếu kết quả nghiên cứu với tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước: Áp dụng QCVN 01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống do Bộ Y tế ban hành. Nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng vật liệu hiện có trên thị trường có khả năng xử lý As và vật liệu hấp phụ (VLHP1) để xử lý As mà không dùng các loại vật liệu polyme (hạt nhựa Cation, anion). Việc lựa chọn phương pháp xử lý nước dưới đất ô nhiễm As 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 nghiên cứu các sơ đồ công nghệ 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. Các thí nghiệm được mô tả dưới đây:  Sơ đồ công nghệ 1: Dùng phương pháp lọc nhanh hoặc lọc áp lực  Dựa trên các phân tích về ưu, khuyết điểm của các phương pháp đang áp dụng trên thế giới, cũng như so sánh về giá thành của các phương pháp của IGRAC (2007); dựa trên thành phần hóa học của nước dưới đất ở các tỉnh ĐBSCL trong nghiên cứu của Berg et al. (2007); phương pháp keo tụ/lọc được lựa chọn để nghiên cứu.  Sơ đồ công nghệ 2: Sử dụng thiết bị lắng trong có tầng cặn lơ lững  Sơ đồ công nghệ 3: loại As ra khỏi nước ngầm trên mô hình Vật liệu cát thạch anh – than – vật liêu polymer (kết hợp phản ứng oxy hóa có tầng cặn lơ lững)  Dựa theo các kết quả mô hình thử nghiệm có công suất tương đương với thiết bị được chế tạo và vận hành theo các điều kiện chọn ra từ các thí nghiệm để tìm điều kiện vận hành phù hợp cho việc chế tạo thiết bị. 7. Ý nghĩa Khoa học và thực tiễn