Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm     ?&@ !"# $"%& '( Đề tài: Trang 1 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm )) DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Ảnh hưởng của kim loại nặng trong nước ngầm đối với sức khỏe của con người Bảng 2.2. Quy chuẩn chất lượng nước ngầm ( QCVN 09 : 2008/BTNMT) Bảng 2.3. Tiêu chuẩn của Bộ Y Tế về giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong nước ăn uống. DANH MỤC HÌNH Hình P2.1. Các nguồn gây ô nhiễm nước ngầm Trang 2 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU **+,-./01-231.4567182 Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nước mặt nước mưa…nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét, hay hàng trăm mét. Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn là nguồn nước được ưa thích. Bởi vì, các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp. Nhưng ngày nay, tình trạng ô nhiễm và suy thái nước ngầm đang phổ biến ở các khu vưc đô thị và các thành phố lớn trên TG. Không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người dã bị ô nhiễm bởi các hợ chất hữu cơ khó phân hủy, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các chất độc hại như kiêm loại nặng. Nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước ngầm các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng sản. Trang 3 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm Ở tầng nước sâu hơn, từ 18 đến 20m thì nước ngầm ít bị ảnh hưởng nhưng đôi khi bị nhiễm mặn nên cũng không thể sử dụng được. Vì thế hơn ở đâu hết, khát khao được dùng nguồn nước sạch là cấp thiết to lớn nhất. Vì vậy cần phải tiến hành đồng bộ các công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm nguồn nước mặt, quan trắc thường xuyên trữ và chất lượng nước ngầm. Bảo vệ tài nguyên nguồn nước, xử lý kim loại nặng trong nước ngầm là vô cùng cấp thiết nên chúng em chọn đề tài “ Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm” *9:.12;<,=-2;,.>< Xác định một số kim loại nặng trong nước ngầm, nêu lên ảnh hưởng của kim loại trong nước ngầm đối với môi trường và sức khỏe của con người *?@2A<,=,=-2;,.>< Tìm hiểu và đưa ra phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước ngầm từ đó rút ra những đề xuất có hiệu quả nhất. *B-CDE2,=-2;,.>< Chỉ áp dụng các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước ngầm. Trang 4 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm 9#' 9*FG.,=HDE8IJK,-2LD,FG.,=HD  -M2,2ND Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cát bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người. Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nước ngầm tầng mặt thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần và mực nước biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước. Theo không gian phân bố, một lớp nước ngầm tầng sâu thường có ba vùng chức năng: • Vùng thu nhận nước. • Vùng chuyển tải nước. • Vùng khai thác nước có áp. Trang 5 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm Khoảng cách giữa vùng thu nhận và vùng khai thác nước thường khá xa, từ vài chục đến vài trăm km. Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có áp lực. Đây là loại nước ngầm có chất lượng tốt và lưu lượng ổn định. Trong các khu vực phát triển đá cacbonat thường tồn tại loại nước ngầm caxtơ di chuyển theo các khe nứt caxtơ. Trong các dải cồn cát vùng ven biển thường có các thấu kính nước ngọt nằm trên mực nước biển.  OJK,-2LD,FG.,=HD Nước ngầm là nguồn nước quan trọng nhất. Tại các khu đô thị việc chọn vị trí đổ chất thải hoặc bể phốt làm không tốt nên chất độc cũng như các tác nhân gây bệnh có thể ngấm vào nguồn nước ngầm. Cạnh đó nếu các loại dầu máy thải, chất tẩy rửa từ các hộ gia đình hoặc thuốc bảo vệ thực vật, phân hóa học dùng trong nông nghiệp cũng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. P,-9*M.,=<Q,=RSK,-2LD,FG.,=HD Trang 6 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm Do sự di chuyển của nước ngầm rất chậm nên sự nhiễm chất độc có thời gian tích tụ rất dài, thậm chí sau nhiều năm mới thâm nhập vào nguồn nước ăn . Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp hất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều hất bẩn và luợng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất. Ngoài ra, nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người. Các chất thải của con người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hoá học…Tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Đã có không ít nguồn nước Trang 7 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ. Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng dân cư trên thế giới. Do vậy, ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường sống của con người. Các tác nhân gây ô nhiễm và suy thoái nước ngầm bao gồm: Các tác nhân tự nhiên như nhiễm mặn, nhiễm phèn, hàm lượng Fe, Mn và một số kim loại khác. Các tác nhân nhân tạo như nồng độ kim loại nặng cao, hàm lượng NO 3 - , NO 2 - , NH 4 + , PO 4 3- v.v vượt tiêu chuẩn cho phép, ô nhiễm bởi vi sinh vật. Suy thoái trữ lượng nước ngầm biểu hiện bởi giảm công suất khai thác, hạ thấp mực nước ngầm, lún đất. Ngày nay, tình trạng ô nhiễm và suy thoái nước ngầm đang phổ biến ở các khu vực đô thị và các thành phố lớn trên thế giới. Để hạn chế tác động ô nhiễm và suy thoái nước ngầm cần phải tiến hành đồng bộ các công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm các nguồn nước mặt, quan trắc thường xuyên trữ lượng và chất lượng nước ngầm 99=<Q,=T.U2DVWC2,X,=1YW,=,FG.,=HD Kim loại nặng là những kim loại có phân tử lượng lớn hơn 52(g) bao gồm một số loại như As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Se, Zn… chúng có nguồn gốc từ các nguồn nước thải trong công nghiệp, nông nghiệp cũng như trong tự nhiên VD: cadimi có nguồn gốc từ chất thải công nghiệp,trong chất thải khi khai thác quặng.crôm trong mạ kim loại nước thải của sản phẩm gốc crôm hay chì trong công nghiệp than ,dầu mỏ. Thuỷ ngân trong chất thải công nghiệp khai thác khoáng sản, thuốc trừ sâu. Trang 8 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm - Kim loại nặng có nhiều trong nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng của khu vực và chiều sâu địa tầng nơi khai thác nước. - Thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và thường tích lũy trong cơ thể chúng. Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật. Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng sản. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong nước. Trong một số trường hợp, xuất hiện hiện tượng cá và thuỷ sinh vật chết hàng loạt. Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầuNước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành phần môi trường liên quan khác. Để hạn chế ô nhiễm nước, cần phải tăng cường biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, quản lý tốt vật nuôi trong môi trường có nguy cơ bị ô nhiễm như nuôi cá, trồng rau bằng nguồn nước thải. 9?M.AC,=1Q,1C2.45U2DVWC2,X,=1YW,=,FG.,=HD Hầu hết các kim loại nặng như Pb, Hg, Cd, As, Cu, Zn, Fe, Cr, Co, Mn, Se, Mo tồn tại trong nước ở dạng ion. ZO[1\]^_ Trong nước ngầm sắt thường tồn tại ở dạng ion, muối Fe 2+ của sắt có hóa trị (II) là thành phần của các muối hòa tan như là: Fe(HCO 3 ) 2 , FeSO 4 … hàm lượng sắt trong nước ngầm thường cao vá phân bố không đều trong các lớp trầm tích dưới đất đá sâu. - Các hợp chất vô cơ hóa trị (II)của ion sắt Trang 9 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm FeS, FeSO 4 , Fe(HCO 3 ) 2 , Fe(OH) 2 , FeCO 3 .v.v. - Các hợp chất vô cơ của ion sắt hóa trị III: + FeCl 3 , Fe(OH) 3 …Trong đó Fe(OH) 3 là chất keo tụ dễ lắng đọng trong các bể lắng và bể lọc. - Các phức chất vô cơ của ion sắt với Silicat, photphat FeSiO(OH) 3 +3 ). + Các phức chất hữu cơ của ion sắt với axit humic, funvic + Các ion sắt hòa tan Fe(OH) 2 , Fe(OH) 3 tồn tại tùy thuộc vào giá trị thế oxy hóa khử và pH của môi trường. Z-P\`_# - Pb tồn tại ở hai dạng ion có hóa trị +2 và +4. - Dạng tồn tại của Pb trong nước ngầm là dạng có hóa trị 2. Z-4S,=R,\=_ - Trong nước ngầm thủy ngân có thể tồn tại ở dạng kim loại hoặc hóa trị 2. - Trong môi trường nước: + Giàu oxi chủ yếu ở dạng hóa trị 2. + Ít oxi và pH >5 thì tồn tại ở dạng kim loại. ZI^,\I_# - Asen là nguyên tố bán dẫn, tồn tại ở nhiều dạng thù hình khác nhau. Hàm lượng Asen trong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa. Asen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H 3 AsO 4 -1 (trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO 4 -2 (trong môi trường kiềm). Hợp chất H 3 AsO 3 được hình thành chủ yếu trong môi trường oxi hóa-khử yếu. Các hợp chất của Asen với Na có tính hòa tan rất cao. Những muối của Asen với Ca, Mg và các hợp chất Asen hữu cơ trong môi trường pH gần trung tính, nghèo Ca thì độ hòa tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là Asen-axit fulvic thì rất bền vững, có xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ Asen-axit fulvic. - Trong nước chứa nhiều oxi, Asen tồn tại ở hóa trị (V), rất hiếm ở dạng Asenat(III). Trong nước chứa ít oxi (giếng ngầm, sâu) Asen tồn tại ở dạng asenat(III) và Asen kim loại. Trang 10 [...]... mềm nước Khử muối Khử ra khỏi nước các ion Ca2+ và Mg2+ đến nồng độ yêu cầu Khử ra khỏi nước các cation và anion của các muối hoà tan đến nồng độ yêu Trang 17 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm • Việc xử lý kim loại nặng trong nước ngầm bằng phương pháp hóa lý – hóa học và phương pháp vật lý là phù hợp nhất vì các quá trình xử lý đạt hiệu quả cao, do hàm lượng kim loại nặng trong nước ngầm. .. ngầm CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC NGẦM Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước ngầm, tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhu cầu cấp nước, tiêu chuẩn dùng nước, đặc điểm của nguồn nước ngầm, các điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội…mà chúng ta sẽ lựa chọn công nghệ xử lý nước ngầm sao cho phù hợp 3.1 Các phương pháp xử lý * Phương pháp vật lý Quá trình - Làm thoáng Mục... nguồn nước Rất nhiều nguồn nước ngầm hiện nay bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, vi trùng gây bệnh, kim loại nặng trong đất, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và không loại trừ các chất phóng xạ Việc xử lý nước ngầm khác nhau trước khi đưa vào sử dụng, tùy vào đặc thù nguồn nước, nhu cầu cấp nước, tiêu chuẩn chất lượng và điều kiện sinh hoạt mà lựa chọn kỹ thuật xử lý phù hợp Để xử lý kim loại nặng. .. hay gặp trong nước ngầm, thường cùng tồn tại với sắt Trong đất đá chúng thường tồn tại ở dạng ít tan, được chuyển hóa thành dạng tan do phản ứng khử và vi sinh vật thâm nhập vào nước ngầm Nồng độ Mangan tan trong nước ngầm có thể đạt tới hàm lượng vài mg/l 2.4 Ảnh hưởng của kim loại nặng trong nước ngầm đến môi trường và con người Trong nước ngầm có chứa các yếu tố độc hại, nếu không được xử lý, các... bản, cụ thể, đưa ra những đánh giá xác thực về ô nhiễm As trong nước ngầm, làm cơ sở cho việc nghiên cứu và đề xuất những giải pháp công nghệ phù hợp xử lý ô nhiễm As Trang 20 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm KẾT LUẬN Tóm lại, công cuộc Công nghiệp hoá được gắn với tình trạng ô nhiễm gia tăng Ô nhiễm do kim loại nặng trong nước ngầm là một mối đe doạ nghiêm trọng đối với sức khoẻ nhân... mô hình xử lý Asen (xử lý được 80% - 95% hàm lượng Asen trong nước ngầm) như: - Mô hình loại bỏ Asen kết hợp sắt bằng bể lọc của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường; - Mô hình xử lý Asen bằng cát/đá ong của Quỹ Liên; - Mô hình loại bỏ Asen trong nước ăn uống bằng vật liệu mới NC-F20 của Viện Hóa học; - Mô hình xử lý Asen bằng sắt non của Trung tâm công nghệ tài nguyên nước; - Mô hình xử lý Asen... hơi nước, sau đó cho nước ngưng tụ lại.quá trình bay hơi và ngưng tụ nước sẽ tách tất cả các chất, trong đó có cả As ra khỏi nước h) Lọc màng Trang 19 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm Sử dung màng bán thấm, chỉ cho phép nước và một số chất hòa tan đi qua,để làm sạch nước Nó vó thể tách bất cứ loại chất rắn hòa tan nào ra khỏi nước, kể cả As.Tuy nhiên phương pháp này đắc Có nhiều loại. .. năng áp dụng cho các loại nguồn nước khác nhau, công suất cấp nước, qui mô phục vụ khác nhau - Sử dụng được các nguyên vật liệu, nhân công địa phương - Được cộng đồng chấp nhận Trang 22 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 TS Trịnh Xuân Lai “ Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và Công nghiệp” 2 Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường “ Sổ tay xử lý nước NXB Xây Dựng, 2006... lượng kim loại nặng trong nước ngầm không lớn mặc khác kim loại nặng rất khó xử lý bằng phương pháp khác vì nó rất khó bị oxy hóa Việc xử lý kim loại nặng chỉ có thể làm giảm hàm lượng của nó đến mức cho phép bằng cách thực hiện trao đổi ion hoặc keo tụ 3.2 Giới thiệu một số phương pháp khử kim loại trong nước ngầm 3.2.1 Khử Asen Có 7 giải pháp xử lý Asen chủ yếu đó là: - Kết tủa/ Lắng - Keo tụ/ Lắng... loại nặng trong nước ngầm đạt hiệu quả cao hơn nữa chúng em có những kiến nghị: * Để lựa chọn công nghệ xử lí phù hợp, phải kết hợp các điều kiện cụ thể của mỗi địa phương như: - Loại nguồn nước, khả năng khai thác và cung cấp nước từ các nguồn khác nhau - Điều kiện địa chất, thủy văn Khí tượng, vị trí địa lí… Trang 21 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm - Loại đối tượng sử dụng nước, qui . cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC NGẦM Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước ngầm, tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhu cầu cấp nước, . tài “ Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước ngầm *9:.12;<,=-2;,.>< Xác định một số kim loại nặng trong nước ngầm, nêu lên ảnh hưởng của kim loại trong nước ngầm đối với môi. lượng nguồn nước ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm nguồn nước mặt, quan trắc thường xuyên trữ và chất lượng nước ngầm. Bảo vệ tài nguyên nguồn nước, xử lý kim loại nặng trong nước ngầm là vô