Hà Nội, Thứ Sáu Ngày 21/09/2018

Xử lý Asen trong nước ngầm

Mtđt, 20:40 14/06/2018

Bài viết nêu ra một số giải pháp công nghệ xử lý hiệu quả Asen ở quy mô công nghiệp đã được ứng dụng vào thực tiễn.

1. Tóm tắt nội dung

Asen (Arsenic) là chất phi kim cực độc do đó hàm lượng cho phép trong nước sạch dùng cho ăn uống không vượt quá 0,01 mg/l theo QCVN 01:2009/BYT. Nước ngầm có hàm lượng Asen vượt quá tiêu chuẩn này là nước ngầm bị ô nhiễm Asen cần phải được xử lý khi khai thác cho mục đích cấp nước. Bài viết nêu ra một số giải pháp công nghệ xử lý hiệu quả Asen ở quy mô công nghiệp đã được ứng dụng vào thực tiễn.

2. Độc tính của Asen và tình trạng ô nhiễm Asen trong nước ngầm Việt Nam

Sau thảm họa hàng triệu người nhiễm độc Asen xảy ra trong những năm 80 tại đất nước Bangladest và Bang Tây Bengal của Ấn Độ do dùng nước có hàm lượng Asen cao, Tổ chức Y tế thế giới WTO đã khuyến cáo và hạ ngưỡng Asen trong nước sạch từ 0,05 mg/l xuống đến 0,01mg/l vào năm 1993.

Từ năm 2002 tiêu chuẩn này được Bộ Y tế áp dụng cho nước sạch dùng cho ăn uống tại Việt Nam (hàm lượng As<0,01 mg/l). Đây chính là nguyên nhân chủ quan khiến cho nhiều nhà máy cấp nước lớn đã thiết kế, xây dựng trước năm 2002 không đáp ứng yêu cầu chất lượng sạch do hàm lượng As trong nước sau xử lý vượt quá từ 2 đến 5 lần tiêu chuẩn cho phép.

Ngoài ra, nguyên nhân khách quan là Asen có rất nhiều trong tự nhiên dưới dạng liên kết vô cơ với các nguyên tố khác (ngoài Cacbon) với hàng trăm loại khoáng vật khác nhau phân bố khắp nơi trong lớp vỏ trái đất, chúng là nguyên nhân gây ô nhiễm As trong nước ngầm ở diện rộng. Quạng Asen phổ biến nhất là asenopyrit (FeAsS). Các hợp chất quan trọng của asen là các ôxít: Trioxit As2O3 ( Asen trắng), As2O5, Arsenolit As4O6 , chúng được biết đến ở Việt Nam từ xa xưa với tên gọi Hán Nôm là Thạch tín (Đá độc).

Ngoài ra còn có nhiều loại khoáng vật khác chứa Asen trong liên kết với lưu huỳnh (As2S3 ; As4S4) , liên kết với Sắt, Coban, canxi…, chúng đều là chất độc. Các oxit Asen tan vào nước tạo ra các axit yếu trong đó có 2 thành phần chính gây ra ô nhiễm Asen trong nước ngầm là axit asenic H3AsO3 và axit asenơ H3AsO4. Sự có mặt của As tan trong nước không thể nhận biết được bằng cảm quan do chúng không mầu, không mùi không vị, vì thế chất cực độc này có tên gọi là “ Sát thủ vô hình”. Asen trong nước ngầm có hóa trị 3+ ( As(III)) trong H3AsO3 và hóa trị 5+ (As(V)) trong H3AsO4, tỷ lệ của 2 thành phần này As(III): As(V) trong nước ngầm thực tế vào khoảng 3:7.

Cần nói thêm về Asen hữu cơ, đó là hợp chất trong đó Asen liên kết với gốc Cabon. Asen hữu cơ có trong nước mắm cá, gạo, thực phẩm… không độc, chúng được đào thải ra khỏi cơ thể người trong thời gian khoảng 2 ngày.

Asen và các hợp chất Asen vô cơ là những chất cực độc, chỉ với 1,2 gam vào cơ thể là đủ dẫn đến tử vong. Sử dụng nước uống có chứa asen ở nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài sẽ bị ngộ độc asen với 19 loại bệnh khác nhau như thay đổi màu da, hình thành của các vết cứng trên da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận và bàng quang cũng như có thể dẫn tới hoại tử. Cơ quan nghiên cứu về ung thư của Liên Hợp Quốc IARC công nhận asen và các hợp chất của asen là các chất gây ung thư nhóm 1.

Ở nước ta, vấn đề ô nhiễm Asen trong nước ngầm đã được cảnh báo cách đây hàng chục năm. Theo đánh giá của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), hiện nước ta có hơn 15 triệu người đang đối mặt với nguy cơ nhiễm độc Asen do sử dụng các nguồn nước ô nhiễm không được xử lý. Qua nghiên cứu, khảo sát một số tỉnh, thành phố phía Bắc như Hà Nội, Hà Nam, Hưng Yên, Vĩnh Phúc, các tỉnh phía Nam là các địa phương: Long An, Ðồng Tháp, An Giang, Kiên Giang... mức độ nhiễm Asen trong nước ngầm khá cao. Tại Đồng Tháp có trên 67% số mẫu trong tổng số 2.960 mẫu nước ngầm được khảo sát đã phát hiện ô nhiễm Asen, trong đó, huyện Thanh Bình có tới 85% số mẫu thử có hàm lượng As trên 0,05 mg/l. Trên 51% số mẫu thử trong tổng số hơn 3.000 mẫu được khảo sát phát hiện đã nhiễm Asen tại Kiên Giang.

Theo đánh giá của UNICEF, khu vực phía Nam Hà Nội bị nhiễm asen rất nặng như: Pháp Vân, Tương Mai, Linh Đàm, Nam Dư (Hoàng Mai), Hạ Đình (Thanh Xuân), Quỳnh Lôi (Hai Bà Trưng), Mỹ Đình (Nam Từ Liêm), Đông Lỗ (Ứng Hòa), Liên Phương, Khánh Hà (Thường Tín), Thọ Xuân (Đan Phượng), Phương Trung (Thanh Oai)… đặc biệt Thanh Trì là khu vực có lượng asen trong nước ngầm cao nhất. Ngày 2/7/2014 thứ trưởng Bộ Y tế Nguyễn Thanh Long đã đình chỉ hoạt động của Trạm cấp nước Mỹ Đình 2 vì có nồng độ Asen trong nước vượt gần 4 lần quy định cho phép.

Bản đồ các vùng ô nhiễm Asen trong nước ngầm tại Việt Nam. Vùng mầu đỏ là vùng ô nhiễm Asen cao, mầu cam ô nhiễm mức trung bình, mầu vàng Asen thấp, vùng trắng là vùng chưa khảo sát.

3. Giải pháp công nghệ xử lý Asen trong nước ngầm

Vấn đề xử lý Asen dành được sự quan tâm đặc biệt trong 20 năm gần đây của nhà nước và đông đảo các đơn vị, cá nhân hoạt động trong lĩnh vực khoa học, môi trường và cấp thoát nước. Đã có nhiều công trình khảo sát, nhiên cứu về khả năng lọc hấp phụ Asen của các loại vật liệu và cố gắng thử nghiệm đưa vào xử lý Asen trong nước như: Zeolit (có trong nham thạch), Laterit ( đất phong hóa), Pyrolusit ( Quạng mangan), Hydroxit sắt, than hoạt tính… trong đó Laterit chính là đá ong, dễ khai thác, giá rẻ và sẵn có tại các vùng trung du bắc bộ. Người ta cho rằng 1 g vật liệu Laterit có thể hấp phụ 0,05 mg As trong nước nhờ phức chất tạo ra với nhôm và sắt trong thành phần của Goethite (FeO(OH) theo phương trình hóa học:

Al/Fe - OH + AsO42- + H = Al/Fe - OAsO32- + H2O

Do không có giải pháp hiệu quả hoàn nguyên vật liệu lọc As, vì vậy cho đến nay việc ứng dụng các vật liệu lọc As vào thực tế xử lý nước chỉ ở quy mô nhỏ và hộ gia đình.

Để xử lý hiệu quả As trong nước ngầm ở quy mô công nghiệp cần phải có giải pháp công nghệ tổng thể, đồng bộ từ tất cả các công đoạn trong dây chuyên xử lý nước từ phản ứng đến lắng lọc và hoàn nguyên vật liệu lọc sao cho hàm lượng As sau lọc nhỏ hơn 0,01 mg/l duy trì ổn định trong suốt quá trình lọc và sau khi hoàn nguyên vật liệu lọc.

Công ty Namanenhitech đã có nhiều mô hình chạy thử nghiệm ( Pilot) xử lý As với nước thô đầu vào là nước ngầm lấy trực tiếp từ giếng khoan công nghiệp nhiễm sắt, mangan, amoni và Asen tại Hà Nội. Có hệ Pilot chạy liên tục 10 ngày, có hệ Pilot chạy liên tục 60 ngày.

Kết quả cho thấy khi tạo được vùng phản ứng xúc tác có pH trung tính, còn có dư lượng chất oxy hóa và mật độ bùn hydroxit sắt đạt trên 5g/l sau đó lắng và lọc xúc tác thì có thể loại bỏ hết được Asen. Giải pháp này dễ thực hiện, chi phí thấp, xử lý hiệu quả nguồn nước ngầm nhiễm As tại Việt Nam. Hàm lượng Asen sau lọc nhỏ hơn 0,01 mg/l. Xin nêu cụ thể 2 giải pháp xử lý Asen như sau:

Giải pháp tuần hoàn bùn:

Giải pháp này áp dụng cho các công trình xử lý nước lọc hở hiện đang hoạt động theo mô hình truyền thống chưa xử lý được triệt để Asen:

Nước ngầm → Dàn mưa → Bể phản ứng → Bể lắng → Bể lọc cát thạch anh.

Để xử lý hết Asen cần tạo ra môi trường phản ứng xúc tác mạnh và có bổ sung chất oxy hóa để As(III) chuyển hóa hoàn toàn thành As(V) và bị hấp phụ triệt để bởi Goethite (FeO(OH) trong bể lắng và bể lọc xúc tác. Giải pháp này không đòi hỏi chi phí đầu tư xây dựng lớn.

Sơ đồ công nghệ như sau:

Nước ngầm → Dàn mưa → Bể phản ứng có tuần hoàn bùn → Bể lắng → Bể lọc có bổ sung vật liệu lọc xúc tác Pyrolusit.

Đối với công trình lắng lọc trong đó bể lắng đứng có cột phản ứng tròn ( Radian) ở trung tâm như hình 1.a thì có thể lợi dụng động năng của nước thô từ dàn mưa để đẩy bùn lắng lên trên tạo ra vùng tuần hoàn bùn trong cột phản ứng trung tâm như hình1.b.

Giải pháp này đã thực hiện tại trạm xử lý nước ngầm Q= 2000 m3/h tại Hà Nội cho kết quả tốt, hàm lượng As sau lọc ổn định dưới 0,01 mg/l.

Đối với công trình có bể phản ứng dạng chảy ngang có vách tạo dòng chảy lên xuồng (hình.2a) thì có thể lắp đặt bơm hồi bùn để tạo vùng phản ứng xúc tác ( hình 2.b).

Giải pháp này đã được ứng dụng cho trạm Q= 9000 m3/ngđ tại Hà Nội cho kết quả tốt, Asen trong nước thô có hàm lượng cao 0,09 mg/l, hàm lượng Asen trong nước sạch ổn định dưới 0,01 mg/l.

Giải pháp lọc kín tự rửa LKK:

Giải pháp này áp dụng cho lọc kín tự rửa với việc gép nối tiếp 2 hệ lọc kín với nhau. Hệ thiết bị LKK được Namanenhitech chế tạo đồng bộ tại nhà máy, dây chuyền công nghệ như sau:

Nước ngầm → Inzecter cấp khí → Bình trộn tĩnh tạo phản ứng xúc tác → Inzecter cấp xút nâng pH lên 7 → Bình trộn tĩnh tạo phản ứng xúc tác → Lọc kín tự rửa (LK1) → Inzecter cấp dung dịch oxy hóa ( Clo, hoặc KmnO4) → Bình trộn tĩnh → Lọc kín tự rửa( LK2).

Có nhiều hệ thiết bị LKK đã được lắp đặt với các công suất khác nhau từ 2000 m3/ngđ đến 10000 m3/ngđ. Hệ thiết bị LKK10.000 (hình 3.a) có công suất Q= 10.000 m3/ngđ, hàm lượng Asen trong nước ngầm 0,07 mg/l, nước sau lọc có hàm lượng Asen thấp ổn định ở mước dưới 0,01 mg/l.

Ngoài ra hệ thiết bị LKK có khả năng xử lý hiệu quả các kim loại nặng có hàm lượng cao trong nước ngầm. Hình 3.b là hệ LKK-5000 có công suất Q= 5000 m3/ngđ lắp đặt tại Hà Nội, xử lý nguồn nước ngầm có hàm lượng Mn cao 6,8 mg/l, nước sau xử lý đạt chất lượng cao với hàm lượng Mn ổn định nhiều năm dưới 0,1 mg/l.

Nguyễn Thanh Hùng

Giám đốc Công ty TNHH Môi trường công nghệ cao Nam An

Loading...
Bạn đang đọc bài viết Xử lý Asen trong nước ngầm tại chuyên mục Nghiên cứu – Trao đổi. Thông tin phản ánh, liên hệ đường dây nóng : 0913 385 005 - 0917 681 188 Hoặc email: bandientu.mtdt@gmail.com
Tin cùng chuyên mục Nghiên cứu – Trao đổi