Đang tải... (xem toàn văn)
trình bày về bảo đảm an toàn nguồn nước sinh hoạt phường Định Công
Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 1 MSSV: 505303005 M U Hiện nay, 30% nớc cấp cho các đô thị ở Việt Nam đợc khai thác từ nớc ngầm. Nớc ngầm có chất lợng tốt hơn nớc mặt về khía cạnh vi sinh, các chất lơ lửng và ít chịu ảnh hởng bởi các loại chất thải của con ngời. Tuy nhiên, hàm lợng khoáng hòa tan trong nớc ngầm cao hơn nớc mặt, phổ biến nhất là các ion gây độ cứng, sắt, mangan, các hợp chất của nitơ. Ngoài ra, một số nguồn nớc ngầm còn bị ô nhiễm kim loại nặng nh chì, thủy ngân và đặc biệt là Asen. Kết quả khảo sát từ năm 2003 đến 2005 của CETASD- trờng ĐHKHTN- ĐHQGHN và nhiều đơn vị khác cho thấy nhiều nguồn nớc ngầm dọc hai bờ sông Hồng bị nhiễm Asen. Trong nớc ngầm, Asen tồn tại ở các trạng thái hóa trị +3 và +5 ở dạng vô cơ (axit arseno H 3 AsO 3 , axit arsenic H 3 AsO 4 ), hoặc As- hữu cơ. Dạng hữu cơ chỉ chiếm 1 phần nhỏ tổng lợng Asen trong nớc ngầm. Trong điều kiện khử của nớc ngầm, Asen chủ yếu ở trạng thái hóa trị +3. Asen là một nguyên tố có độc tính cao. Độc tính của Asen phụ thuộc vào trạng thái hóa trị, dạng tồn tại của nó. Trong đó, Asen vô cơ độc hơn Asen hữu cơ, As(III) độc hơn As(V). Asen có thể gây độc ở liều lợng rất nhỏ và ảnh hởng đến hầu hết các cơ quan trong cơ thể. Khi sử dụng nớc nhiễm Asen ở nồng độ 50 g/l liên tục cho ăn uống xác suất bị ung th cơ thể lên tới 13/1000. Vì Asen có ảnh hởng đến sức khỏe con nguời nên tổ chức Y tế thế giới đã khuyến cáo giảm giới hạn nồng độ Asen trong nớc uống từ 50 xuống 10 g/l vào năm 1993. Tơng tự, năm 2001 Cục bảo vệ môi trờng Mỹ (USEPA) thay đổi tiêu chuẩn Asen trong nớc ăn uống từ 50 xuống 10 g/l và áp dụng từ 6/2006. Tiêu chuẩn này cũng đã đợc bộ Y tế Việt Nam áp đặt thông qua QD 1329/2002-BYT. Để xử lý Asen đạt tiêu chuẩn khắt khe trên nhiều nghiên cứu ở các quy mô đã đợc tiến hành và đợc tổng quan. Vì vậy xuất phát từ thực tế ô nhiễm Asen trong nớc xuất hiện ngày càng nhiều ở các tỉnh trên toàn quốc và đặc tính của vật liệu có giá thành thấp nh trấu đốt, cát, xỉ than, đề tài: Nghiên cứu quy trình lọc xử lý nớc ô nhiễm Asen đợc thực hiện tại địa bàn phờng Định Công, quận Hoàng Mai, thành phố Hà Nội với mục đích: Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 2 MSSV: 505303005 Khảo sát thực trạng ô nhiễm Asen nguồn nớc ngầm và nguồn nớc sử dụng cho sinh hoạt của phờng Định Công. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Asen của các vật liệu nh trấu đốt, cát và xỉ than. Xây dựng mô hình thực nghiệm lọc Asen gồm có giàn phun ma, bể lọc bằng cát và bể lọc bằng trấu đốt. Đa ra một số kiến nghị để đảm bảo an toàn nguồn nớc sinh hoạt phờng Định Công. Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 3 MSSV: 505303005 CHNG I TổNG QUAN Về NGHIÊN CứU ASEN 1.1.tổng quan về asen 1.1.1. Nguồn gốc Asen. Trong tự nhiên Asen có trong nhiều loại khoáng vật nh Realgar As 4 S 4 , Orpoment As 2 S 3 , Arsenolite As 2 O 3 , Arsenopyrite FeAsS (có tới 368 dạng) Trong nớc Asen thờng ở dạng asenit hoặc asenat (AsO 3- 3 , AsO 3- 4 ). Các hợp chất Asen methyl có trong môi trờng do chuyển hóa sinh học. Asen là một nguyên tố không chỉ có trong nớc mà còn có trong không khí, đất, thực phẩm và có thể xâm nhập vào cơ thể con ngời, nguyên nhân chủ yếu khiến nớc ngầm ở nhiều vùng thuộc nớc ta nhiễm Asen là do cấu tạo địa chất. Trong công nghiệp, Asen có trong ngành luyện kim, xử lý quặng, sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, thuộc da. Asen thờng có mặt trong thuốc trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại. Ngoài ra, những khu vực dân tự động đào và lấp giếng không đúng tiêu chuẩn kỹ thuật khiến chất bẩn, độc hại bị thẩm thấu xuống mạch nớc. Cũng nh việc khai thác nớc ngầm quá lớn làm cho mức nớc trong các giếng hạ xuống khiến cho khí oxy đi vào địa tầng và gây ra phản ứng hóa học tạo ra Asen từ quặng pyrite trong đất và nớc ngầm nông, ở mức nớc ngầm sâu thì không phát hiện đợc. Các quá trình sinh- địa- hóa: Sự phân bố rộng rãi của nguyên tố Asen đợc bắt đầu từ quá trình địa hóa. Điều này có nghĩa nồng độ của Asen gia tăng khi càng xuống sâu dới các tầng đất hoặc mạch nớc ngầm. Hai môi trờng có khả năng tích tụ nồng độ Asen cao đó là tại khu vực vũng, vịnh cạn ở miền khí hậu khô hạn đến bán khô hạn, và tại những tầng nớc ngầm có tính khử mạnh, thờng gặp ở vùng chứa nhiều lắng cặn phù sa nhiều sulphat. Các tầng lớp lắng cặn mỏng ở địa vực thấp, nơi có độ nghiêng thủy vực thấp, là khu vực đặc trng chứa nhiều Asen trong mạch nớc ngầm. Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 4 MSSV: 505303005 Các tầng nớc ngầm có nồng độ Asen cao thờng ở độ sâu từ 20m đến 120m. ở 20m, cấu trúc địa chất chứa nhiều đất sét pha cát trộn lẫn với kankar. Xuống đến độ sâu 120m, đất mịn pha sét có thể chứa nồng độ Asen lên đến 550 mg/L. [1] ở dới tầng đất ngầm, Asen thờng xuất hiện nhiều trong các hỗn hợp khoáng tạo đá (VD: o-xit sắt, đất sét, hoặc các hỗn hợp khoáng sulphide). Rất nhiều Asen bị kết dính trong các hỗn hợp khoáng pyrite ở lu vực phù sa. Đáng chú ý là trong quá trình bơm nớc lên từ những khu vực giếng sâu làm hạ thấp mực nớc ngầm, oxy theo đó sẽ xâm nhập vào thúc đẩy quá trình oxy hóa khoáng pyrite. Quy trình phản ứng ôxy-hóa khoáng pyrite cũng đồng nghĩa với việc giải phóng nguyên tố asen vào môi trờng nớc. [1] Càng xuống sâu dới các tầng địa chất của một số địa vực đã nêu, nồng độ Asen cao hơn. ở trong những tầng địa chất này, phản ứng oxy hóa đối với khoáng chất sunfua diễn ra càng mạnh. Vì thế, giải phóng một lợng Asen lớn hơn. ở môi trờng có độ ẩm càng cao, các hỗn hợp khoáng sunfua tham gia vào quá trình phong hóa càng nhanh hơn. Khoáng pyrite là một trong những điển hình của hỗn hợp khoáng kém ổn định nhất trong quá trình. Quy trình các phản ứng oxy hóa diễn ra: + ở dạng ion: FeAsS + O 2 + H 2 O H 2 AsO 4 - + H 3 AsO 3 + SO 4 2- + H + +FeOOH + ở dạng hoàn chỉnh: FeAsS + O 2 + H 2 O H 3 AsO 4 + H 3 AsO 3 + H 2 SO 4 + FeOOH 1.1.2. tính chất hóa lý của Asen 1.1.2.1 tính chất vật lý: Asen không gây mùi khó chịu trong nớc (cả khi hàm lợng có thể gây chết ngời), khó phân hủy. Là nguyên tố phổ biến thứ 20 trong các nguyên tố có trên bề mặt trái đất. Hàm lợng trung bình từ 1,5-2 mg/kg đất. Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 5 MSSV: 505303005 Theo từ điển Bách khoa dợc học xuất bản năm 1999, thạch tín là tên gọi phổ thông dùng chỉ nguyên tố Asen hóa trị III (As 2 O 3 ). Ôxit này màu trắng, dạng bột tan đợc trong nớc, rất độc. ở vị trí 33 trong HTTH, cấu trúc electron là: [Ar].3d 10 .4s 2 .4p 3 , nó đợc xem nh một dạng phi kim hay đợc gọi là á kim. Nó mang nhiều độc tính tơng tự một số kim loại nặng nh chì và thủy ngân. Khối lợng phân tử 74.9216 g/mol, không hòa tan trong nớc. Vỏ Trái đất chỉ chứa một hàm lợng rất nhỏ Asen (~0,0001%), tuy nhiên nó lại phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Trong tự nhiên, Asen tồn tại ở dạng nguyên chất với ba dạng hình thù (dạng alpha có màu vàng, dạng beta có màu đen, dạng gamma có màu xám). Asen cũng tồn tại ở một số dạng ion khác. 1.1.2.2. Tính chất hóa học: Asen (As) tồn tại dới dạng các hợp chất (chính các hợp chất của Asen mới là những độc chất cực mạnh). Trong nớc Asen tồn tại ở 2 dạng hóa trị: hợp chất Asen hóa trị III và V (hợp chất Asen hóa trị III có độc tính cao hơn dạng hóa trị V). Trong môi trờng sinh thái, các dạng hợp chất Asen hóa trị (III) có độc tính cao hơn dạng hóa trị (V). Môi trờng khử là điều kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất Asen hóa trị V chuyển sang Asen hóa trị III. Trong những hợp chất Asen thì H 3 AsO 3 độc hơn H 3 AsO 4 . Dới tác dụng của các yếu tố oxi hóa trong đất thì H 3 AsO 3 có thể chuyển thành dạng H 3 AsO 4 . Thế oxy hóa khử, độ pH của môi trờng và lợng kaloit Fe 3+ là những yếu tố quan trọng tác động đến quá trình oxy hóa- khử các hợp chất Asen trong tự nhiên. Asen có khả năng kết tủa cùng với ion sắt. Trong môi trờng khí hậu khô: hợp chất Asen thờng tồn tại ở dạng ít linh động. Trong điều kiện ẩm ớt: các hợp chất Asen sulfua dễ bị hòa tan, rửa trôi hoặc hòa tan để thâm nhập vào đất, vào nớc và không khí. [1] Asen tham gia phản ứng với oxy trở thành dạng As 2 O 3 rồi sau đó là As 2 O 5 . nếu trong môi trờng yếm khí thì Asen (V) sẽ bị khử về trạng thái Asen (III). Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 6 MSSV: 505303005 4As + 3O 2 = 2As 2 O 3 As 2 O 3 + O 2 = As 2 O 5 4As(r) + 5O 2 (kh) As 4 O 10 (r) 4As(r) + 3O 2 (kh) As 4 O 6 (r) Asen tham gia phản ứng với tất cả các halogen trong môi trờng axit. 2As + 3Cl 2 = 2AsCl 3 AsCl 3 + Cl 2 = AsCl 5 2As + 3F 2 = 2AsF 3 2As(r) + 5F 2 (kh) 2AsF 5 (kh) 2As(r) + 3Br 2 (kh) 2AsBr 3 (r) [vàng phale] 2As(r) + 3I 3 (kh) 2AsI 3 (r) [đỏ] 1.1.3.Các hợp chất của Asen: ở trạng thái tự nhiên Asen tồn tại nhiều dạng hợp chất khác nhau nhng dạng gây ngộ độc và ảnh hởng mạnh đến con ngời nhất là Asen (III). 1.1.3.1. Asen (III) florua (2AsF 3 ) - Khối lợng phân tử: 131,92 g/mol. - Trạng thái: lỏng. - Nhiệt sôi: 58-63 o C - Nhiệt đông đặc -6 o C - D=2700 kg/m 3 1.1.3.2. Asen(V) florua (AsF 5 ) - khối lợng phân tử 169.914 g/mol - Trạng thái: khí - Nhiệt sôi: -52.8 o C - Nhiệt đông đặc -79.8 o C - D=7.456 kg/m 3 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 7 MSSV: 505303005 1.1.3.3. Asen(III) chlorua (AsCl 3 ) - Khối lợng phân tử 181.24 g/mol - Trạng thái: dung dịch - Nhiệt sôi 130 o C - Nhiệt đông đặc -16 o C - D=2150-2205 kg/m 3 1.1.3.4. Asen(V) chlorua (AsCl 5 ) - Khối lợng phân tử 252.18 g/mol - Trạng thái: chỉ tồn tại ở nhiệt độ thấp - Nhiệt sôi - Nhiệt đông đặc -50 o C - D=2150-2205 kg/m 3 1.1.3.5. Asen(III) bromua (AsBr 3 ) - Khối lợng phân tử 314.63 g/mol - Trạng thái: tinh thể rắn - Nhiệt sôi 321 o C - Nhiệt đông đặc 31 o C - D=3400-3660 kg/m 3 - Màu: trắng- vàng lợt 1.1.3.6. Asen(III) Iodua (AsI 3 ) - Khối lợng phân tử 455.635 g/mol - Trạng thái: tinh thể rắn - Nhiệt sôi 400-424 o C - Nhiệt đông đặc 141 o C - D=4390-4730 kg/m 3 - Màu đỏ Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 8 MSSV: 505303005 1.1.3.7. Asen(III) Hidua (AsH 3 ) - Khối lợng phân tử 77.945 g/mol - Trạng thái: khí - Nhiệt sôi -62.5 o C - Nhiệt đông đặc -116 o C - D=3.42kg/m 3 1.1.3.8. Asen(III) Oxit (As 2 O 3 ) - Khối lợng phân tử 197.84 g/mol - Trạng thái: tinh thể rắn - Nhiệt sôi 460 o C - Nhiệt đông đặc 313 o C - D=3740 kg/m 3 - Màu trắng 1.1.3.9. Asen(V) Oxit (As 2 O 5 ) - Khối lợng phân tử 229.84 g/mol - Trạng thái: rắn - Nhiệt nóng chảy 315 o C - D=4320 kg/m 3 - Màu trắng Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 9 MSSV: 505303005 1.1.3.10. Asen(III) sulphua (As 2 S 3 ) Khối lợng phân tử 246.04 g/mol - Trạng thái: tinh thể rắn - Nhiệt sôi 707 o C -Nhiệt nóng chảy 310 o C - D=3460 kg/m 3 - Màu vàng cam 1.1.3.11. Asen(V) sulphua (As 2 S 5 ) - Khối lợng phân tử 310.17g/mol - Trạng thái: rắn - Nhiệt sôi 500 o C - Nhiệt nóng chảy 300 o C - Màu vàng vàng sậm - Màu đỏ - D=3500 kg/m 3 1.1.3.12. Asen(II) sulphua (As 4 S 4 ) Khối lợng phân tử 427.95g/mol - Trạng thái: tinh thể rắn - Nhiệt sôi 565 o C - Nhiệt nóng chảy 320 o C - Màu đỏ - D=3500 kg/m 3 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trần Mạnh Cờng 10 MSSV: 505303005 1.1.3.13. Asen(III) selenua (As 2 Se 3 ) - Khối lợng phân tử 386.72/mol - Trạng thái: rắn - Nhiệt nóng chảy 260 o C - Màu hơi đen - D=4750 kg/m 3 1.1.3.14. Asen(III) telua (As 2 Te 3) - Khối lợng phân tử 532.6433g/mol - Trạng thái: tinh thể rắn - Nhiệt nóng chảy 621 o C - Màu đen - D=6500 kg/m 3 1.1.4- ứng dụng của Asen. Nh chúng ta đã biết, Asen là nguyên tố vi lợng, rất cần thiết cho sự sinh trởng và phát triển của con ngời và sinh vật, Asen có vai trò trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. (GS.TS Trần Hiếu Nhuệ, viện kĩ thuật nớc và công nghệ môi trờng, hội bảo vệ tài nguyên và môi trờng Việt Nam). Asen là nguyên tố có mặt trong nhiều loại hóa chất sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau nh: hóa chất, phân bón (lân- phốt phát, đạm- nito), thuốc bảo vệ thực vật, giấy, dệt nhuộm, Nhiều ngành công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch nh công nghiệp xi măng, nhiệt điện, công nghệ đốt chất thải rắn cũng nh nguồn gây ô nhiễm không khí, nớc bởi Asen. 1.1.5. ảnh hởng của Asen đến sức khỏe con ngời. ảnh hởng của asen tới sức khỏe con ngời: [...]... bề mặt của các vật liệu dạng hạt, hạt sét hay vật liệu gốc xenlulo nh: than hoạt tính, than hoạt tính đã xử lý bằng một số hợp chất kim loại, các hợp chất oxyt sắt, oxyt titan, oxyt silic, sét khoáng (cao lanh,bentonit,), bauxit, hematit felspat, nhựa tổng hợp trao đổi anion, than xơng, cát bọc một lớp oxyt sắt hoặc dioxyt mangan MnO2, các vật liệu xenlulo (mùn ca, bột giấy) Mỗi loại vật liệu có những... 60 lần Trong thời gian này, UNICEF phối hợp với Trung tâm nớc sinh hoạt và vệ sinh môi trờng nông thôn đã tiến hành kiểm tra Asen trong nớc của 1227 giếng khoan nông tại 6 tỉnh Phú Thọ, Thanh Hóa, Quảng Ninh, Hà Tây, Hải Phòng và Thái Bình [6] Tại tỉnh Thanh Hóa đã tiến hành phân tích Asen trong nớc của 201 lỗ khoan nông tại các huyện Hoằng Hóa, Nông Cống, Thiệu Hóa Đa số các lỗ khoan có hàm lợng Asen... coi là không bị ô nhiễm các vi sinh vật gây bệnh và các chất thải hữu cơ, đã đợc đa vào sử dụng, cung cấp nớc sinh hoạt cho cộng đồng dân c, thay thế dần việc sử dụng nớc bề mặt Song ở một số vùng, nguồn nớc này lại chứa các kim loại nặng nh: chì, mangan, đặc biệt là Asen với nồng độ cao đáng lo ngại Nhiễm độc Asen mãn tính thờng xảy ra do ngời dân sử dụng nguồn nớc sinh hoạt bị nhiễm Asen với nồng độ... mẫu nớc ngầm từ các hộ dân sinh hoạt sống trong phờng Định Công đều cao hơn TCVN từ 1.35 (NN1) đến 2.026 lần (NN2) Hàm lợng Asen trong nớc sinh hoạt tại các hộ dân nơi đây đều cao hơn so với tiêu chuẩn cho phép từ 1.37 (NSH4) đến 2.45 lần (NSH5) Điều này cho thấy rằng hàm lợng Asen trong nớc ngầm tại khu vực này đang bị ô nhiễm và khả năng xử lý nớc ngầm phục vụ cho sinh hoạt của ngời dân nơi đây là... Sơn La, Phú Thọ, Bắc Giang, Hng Yên, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Thanh Hóa đều vợt Tiêu chuẩn cho phép đối với nớc sinh hoạt của Quốc tế và Việt Nam [1] Trớc tình hình đó, trong hơn 2 năm 2003-2005, Chính phủ Việt Nam và UNICEF đã khảo sát về nồng độ Asen trong nớc của 71.000 giếng khoan thuộc 17 tỉnh đồng bằng miền Bắc, Trung, Nam Kết quả phân tích cho thấy, nguồn nớc giếng khoan của các tỉnh vùng lu... mục đích nghiên cứu đợc xác định ở trên, đề tài chọn địa điểm nghiên cứu là phờng Định Công, quận Hoàng Mai, thành phố Hà Nội Đối tợng nghiên cứu của đề tài đợc lựa chọn là mẫu nớc ngầm đợc lấy từ giếng khoan khu vực phờng Định Công Vật liệu đợc chọn để thử nghiệm là trấu đốt, cát và xỉ than 2.2 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu khả năng hấp phụ Asen của trấu đốt, cát và xỉ than - Thực hành xử lý nớc ngầm... phức tạp, số lợng dân c đông đúc Phờng Định Công có hơn 14.966 nhân khẩu Nguồn nớc cung cấp cho khu vực chủ yếu là nguồn nớc giếng khoan 1.4 các phơng pháp phân tích Asen trong phòng thí nghiệm 1.4.1 Phơng pháp quang phổ sử dụng phức bạc dietyldithiocacbamat Phơng pháp quang phổ sử dụng phức bạc dietyldithiocacbamat (SDDC) là một trong những phơng pháp cổ điển để xác định Asen trong các mẫu nớc với Trần... tín giảm chỉ còn 10 ppb Theo tính toán, 5g tro than có thể lọc khoảng 11 lít nớc ăn, có mức độ nhiễm thạch tín trung bình 400 ppb,thành nớc an toàn cho ăn uống Ngoài ra, than đá do đợc đốt nóng đến 800oC nên tro là một dạng bột vô trùng Phơng pháp sử dụng quặng pyrolusit để loại bỏ Asen của TS Bùi Quang C- Viện Công Nghệ Hóa Học TP.HCM thuộc Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam Quặng đợc sử dụng bằng cách... đen tìm thấy đầu tiên ở Đài Loan năm 1920 Nguyên nhân gây bệnh là do dân c sử dụng nguồn nớc bị nhiễm Asen cao 0,35-1,10mg/l từ các giếng khoan để sinh hoạt Tỷ lệ mắc bệnh này tăng dần vào cuối những năm 1950 và đến năm 1960 trở thành đại dịch Bàn chân đen Ngoài ra, Asen còn có thể làm tổn thơng thần kinh, ảnh hởng đến việc sinh sản ở phụ nữ và tăng nguy cơ mắc bệnh xơ gan, thiếu máu, rối loạn chuyển... ngoài hiện trờng Trớc khi lấy mẫu, tiến hành bơm từ 15 đến 30 phút để đảm bảo hút đợc ít nhất 3 lần cột nớc trong giếng Đo các thông số vật lý của nớc (pH, ToC, DO, SS) bằng máy thí nghiệm hiện trờng Để đảm bảo xác định đúng các chỉ tiêu này, hệ đầu đo nhiệt độ (ToC) và độ oxy hòa tan (DO) trong nớc đợc đo trực tiếp trong nớc của giếng khoan và mẫu chỉ đợc lấy khi các thông số nhiệt độ và DO đạt cân bằng . 505303005 Khảo sát thực trạng ô nhiễm Asen nguồn nớc ngầm và nguồn nớc sử dụng cho sinh hoạt của phờng Định Công. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Asen của. than. Xây dựng mô hình thực nghiệm lọc Asen gồm có giàn phun ma, bể lọc bằng cát và bể lọc bằng trấu đốt. Đa ra một số kiến nghị để đảm bảo an toàn