Tải bản đầy đủ (.docx) (67 trang)

NGHIÊN cứu mô HÌNH xử lý nước GIẾNG KHOAN QUY mô hộ GIA ĐÌNH tại HUYỆN HOÀI đức

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.03 MB, 67 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NĂM HỌC 2020 - 2021

NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH XỬ LÝ SẮT VÀ MANGAN TRONG NƯỚC
GIẾNG KHOAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỤC KHÍ CƯỠNG BỨC QUY MƠ
HỘ GIA ĐÌNH TẠI HUYỆN HỒI ĐỨC, HÀ NỘI

Thuộc lĩnh vực khoa học và cơng nghệ: KHOA HỌC KỸ THUẬT VÀ CÔNG
NGHỆ

HÀ NỘI – 2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NĂM HỌC 2020 - 2021
NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH XỬ LÝ SẮT VÀ MANGAN TRONG NƯỚC
GIẾNG KHOAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỤC KHÍ CƯỠNG BỨC QUY MƠ
HỘ GIA ĐÌNH TẠI HUYỆN HỒI ĐỨC, HÀ NỘI

Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Đỗ Văn Điệp
2. Hoàng Lê Giang
3. Nguyễn Thị Châu Long


4. Trần Thị Phương Thảo

Người hướng dẫn: ThS. Mai Quang Tuấn

HÀ NỘI – 2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC
TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG HÀ
NỘI

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA MÔI TRƯỜNG
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thơng tin chung:
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH XỬ LÝ SẮT VÀ MANGAN
TRONG NƯỚC GIẾNG KHOAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỤC KHÍ
CƯỠNG BỨC QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH TẠI HUYỆN HỒI ĐỨC, HÀ
NỘI
- Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Đỗ Văn Điệp
2. Hoàng Lê Giang
3. Nguyễn Thị Châu Long
4. Trần Thị Phương Thảo
- Lớp: ĐH8M1 Khoa/ Bộ môn: Môi trường
- Năm thứ: 03


Số năm đào tạo: 04

- Người hướng dẫn: ThS. Mai Quang Tuấn
1. Mục tiêu đề tài:
Đánh giá mức độ nhiễm Sắt và Mangan trong nước giếng khoan tại huyện
Hồi Đức, Hà Nội. Đề xuất mơ hình xử lý nước giếng khoan quy mơ hộ gia đình
tại huyện Hồi Đức, Hà Nội.
2. Tính mới và sáng tạo:
Cơng nghệ này đã ứng dụng tổng hợp cùng một lúc 3 phương pháp sử
dụng oxy khơng khí để oxy hóa các chất có mặt trong nước ngầm, đặc biệt là
phương pháp oxy hố cưỡng bức bằng thiết bị sục khí cùng với hiện tượng cộng
kết các nguyên tố khác, dễ xử lý bằng phương pháp lọc.


Với quy mơ hộ gia đình có thiết bị gọn nhẹ, dễ lắp đặt, dễ sử dụng, vật
liệu có thể làm bằng nhiều loại. Người dân có thể tự lắp đặt được. Giá thành rẻ,
phù hợp với điều kiện kinh tế của người dân nông thôn.
3. Kết quả nghiên cứu:
Đã tiến hành khảo sát về tình hình sử dụng nước ngầm và hiện trạng
chất lượng nước ngầm thực tế tại huyện Hồi Đức, Hà Nội.
Nghiên cứu và đề xuất mơ hình xử lý Fe và Mn trong nước nước ngầm
cho quy mơ hộ gia đình, góp phần vào cơng trình nghiên cứu hệ thống xử lý kim
loại nặng trong nước, nâng cao chất lượng nước sử dụng trong sinh hoạt.
Nâng cao kỹ năng, tạo động lực cho các thế hệ về sau, tạo ra tiền đề để
lựa chọn công nghệ cũng như phương pháp và cách thức phù hợp xử lý Fe và
Mn trong nước ngầm.
4. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc
phòng và khả năng áp dụng của đề tài:
Việc nghiên cứu và đề xuất mơ hình xử lý nước nhằm nâng cao chất
lượng nước ở các hộ gia đình nơng thơn là việc làm cần thiết hiện nay. Mơ hình

xử lý nước được chế tạo từ những ngun liệu chi phí rẻ, dễ dàng mua được
hoặc có sẵn tại địa phương sẽ giúp người dân giảm chi phí xây dựng hệ thống xử
lý nước mà vẫn có thể sử dụng nguồn nước đạt chất lượng trong sinh hoạt.
Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài:
Ngày 22 tháng 05 năm 2021
Sinh viên chịu trách nhiệm
chính thực hiện đề tài

Đỗ Văn Điệp


Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên
thực hiện đề tài:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………
Ngày……..tháng……..năm 2021
Xác nhận của trường đại học

Người hướng dẫn

Mai Quang Tuấn



MỤC LỤC
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ....................................................................Viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU................................................................................ix
MỞ ĐẦU..............................................................................................................1
1.Đặt vấn đề...........................................................................................................1
2.Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................2
3.Nội dung nghiên cứu..........................................................................................2
4.Phương pháp nghiên cứu....................................................................................2
5.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................................2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN................................................................................3
1.1.Tổng quan về nước ngầm................................................................................3
1.1.1.Định nghĩa và phân loại nước ngầm.............................................................3
1.1.2.Tính chất nước ngầm, các yếu tố ảnh hưởng................................................3
1.1.3.Vai trị của nước ngầm trong đời sống và phát triển kinh tế.........................5
1.1.4.Các khả năng và nguyên nhân ô nhiễm nước ngầm.....................................8
1.2.Tổng quan về các phương pháp xử lý nước ngầm........................................10
1.2.1.Phương pháp khử sắt trong nước ngầm......................................................12
1.2.2.Phương pháp khử mangan trong nước ngầm..............................................12
1.2.3.Một số mơ hình xử lý nước ngầm...............................................................16
1.3.Tổng quan về các đặc điểm tự nhiên của huyện Hồi Đức...........................18
1.3.1.Vị trí địa lí, điều kiện tự nhiên...................................................................20
1.3.2.Điều kiện kinh tế, xã hội............................................................................23
CHƯƠNG II. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................27
2.1.Đối tượng, phạm vi nghiên cứu.....................................................................27
2.2.Phương pháp nghiên cứu...............................................................................27
2.2.1.Phương pháp khảo sát thực địa...................................................................28


2.2.2.Phương pháp chuyên gia............................................................................28
2.2.3.Phương pháp thu thập dữ liệu.....................................................................29

2.2.4.Phương pháp điều tra..................................................................................30
2.2.5.Phương pháp lấy mẫu phân tích.................................................................30
2.2.6Phương pháp mơ hình thực nghiệm............................................................31
2.2.7.Phương pháp so sánh..................................................................................31
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.......................................................32
3.1.Kết quả khảo sát về tình hình sử dụng và hiện trạng chất lượng nước ngầm
xã Đức Thượng, huyện Hoài Đức, Hà Nội..........................................................32
3.1.1.Kết quả khảo sát về tình hình sử dụng nước ngầm tại xã Đức Thượng,
huyện Hoài Đức, Hà Nội.....................................................................................32
3.1.2.Kết quả khảo sát về hiện trạng chất lượng nước ngầm tại xã Đức Thượng,
huyện Hoài Đức, Hà Nội.....................................................................................35
3.2.Thiết kế mơ hình xử lý nước ngầm quy mơ hộ gia đình...........................37
3.2.1.Kết quả tối ưu các thơng số ảnh hưởng đến khả năng xử lý nước ngầm của
mơ hình nghiên cứu.............................................................................................37
3.2.2.Kết quả so sánh khả năng xử lý nước của mô hình nghiên cứu với các mơ
hình khác
.......................................................................................................39
3.3.Đề xuất ứng dụng mơ hình lọc nước ngầm quy mơ hộ gia đình...............40
3.3.1.Cấu tạo mơ hình..........................................................................................40
3.3.2.Tính khả thi về kinh tế................................................................................41
3.3.3.So sánh với ưu nhược điểm của mơ hình nghiên cứu với các thiết bị
khác..42
3.4.Hạn chế của nghiên cứu................................................................................43
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ...................................................................44
1.Kết luận............................................................................................................44
2.Kiến nghị..........................................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................46




DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH
Hình 1.1: Mơ hình xử lý nước ngầm nhiễm phèn quy mơ hộ gia đình tại xã Cẩm
Thanh, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam........................................................18
Hình 1.2: Hệ thống lọc nước ngầm nhiễm phèn..................................................18
Hình 1.3: Bản đồ hành chính huyện Hồi Đức...................................................21
YHình 2.1: Cấu tạo mơ hình nghi cứu…...………………………………….……

27


DANH MỤC BẢNG BI
Bảng 1.1: Giá trị pH tương ứng với thời gian nước lưu......................................13
YBảng 3.1: Ảnh hưởng của lưu lượng sục khí đến chất lượng nước….....…...

….36
Bảng 3.2:Ảnh hưởng của thời gian sục khí đến chất lượng nước.......................39
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian lắng đến chất lượng nước...........................39
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của chiều cao lớp vật liệu lọc đến chất lượng nước.........40
Bảng 3.5: Kết quả phân tích chất lượng nước trước và sau lọc...........................41
Bảng 3.6: Kết quả so sánh chất lượng nước với mơ hình khác...........................42
Bảng 3.7: Bảng tính chi phí lắp đặt mơ hình xử lý nước sinh hoạt.....................43
Bảng 3.8: So sánh với ưu nhược điểm của mô hình nghiên cứu với thiết bị khác
.............................................................................................................................43


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, mức sống của người dân
Việt Nam đang dần được cải thiện, ý thức về bảo vệ sức khỏe của người dân
ngày càng được nâng cao. Tuy nhiên, đi cùng với sự phát triển kinh tế, người

dân tại nông thôn cũng đang phải đối mặt với một vấn đề vô cùng cấp bách là
“thiếu nước sạch”. Nước sạch là một nhu cầu cơ bản thiết yếu trong cuộc sống
hàng ngày và đóng vai trị rất quan trọng đối với sức khỏe con người. Theo tổ
chức y tế thế giới (WHO), hiện nay 80% bệnh tật ở các quốc gia đang phát triển
có liên quan đến nguồn nước và môi trường. Và tại Việt Nam, mỗi năm có đến
9.000 trường hợp tử vong và 200.000 người mắc bệnh ung thư có ngun nhân
chính bắt nguồn từ ơ nhiễm nguồn nước [8].
Thực tế cho thấy, vẫn còn một bộ phận dân cư sống tại nơng thơn đang
trong tình trạng thiếu nước sạch. Theo báo cáo tổng hợp của Tổng cục Thủy lợi,
tỷ lệ dân số nông thôn sử dụng nước hợp vệ sinh đạt 87,5%; Tỷ lệ dân số nông
thôn sử dụng nước sạch theo QCVN 02:2009/BYT đạt 49%. Năm 2018, Trung
tâm Quốc gia Nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn đã tổng hợp số liệu tại
21 tỉnh, thành phố, kết quả tỷ lệ dân số nông thôn sử dụng nước sạch đạt tiêu
chuẩn QCVN 02:2009/BYT là 53,3% [1].
Từ bao đời nay, việc sử dụng nước giếng khơi, giếng khoan hay nước mưa,
vốn là thói quen sinh hoạt phổ biến của người dân, đặc biệt là người dân tại các
vùng nông thôn của nước ta. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của kinh tế xã
hội, các chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp ngày một nhiều. hịa vào
khơng khí, vào đất, nước….khiến cho nguồn nước ngầm bị ơ nhiễm nghiêm
trọng.
Các hình thức khai thác nước chủ yếu của các hộ gia đình tại nơng thôn là
khoan hoặc đào các giếng khai thác nước ngầm ở độ sâu 20 - 30m. Sau đó, nước
được bơm lên két nước hoặc bể chứa, sử dụng trực tiếp hoặc qua các hệ thống
xử lý nước (thường là các hệ thống xử lý không đạt tiêu chuẩn). Nước ngầm
khai thác thường có hàm lượng lớn các kim loại nặng như Sắt (Fe), Mangan
(Mn), Asen (As), Amoni (NH4+),... Ở nhiều khu vực, hàm lượng những chất này
còn vượt ngưỡng giới hạn nhiều lần.


Việc sử dụng nước ngầm hay nước giếng khoan không qua xử lý ở các hộ

gia đình nơng thơn tiềm ẩn nhiều nguy cơ cho sức khỏe người dân. Bởi vậy, rất
cần có một hệ thống xử lý Sắt và Mangan trong nước để giảm thiểu tác hại của
Sắt, Mangan và cung cấp nguồn nước sạch, an toàn cho người dân với chi phí xử
lý thấp nhất. Từ thực tiễn nêu trên, chúng tơi tiến hành “Nghiên cứu mơ hình
xử lý Sắt và Mangan trong nước giếng khoan bằng phương pháp sục khí
cưỡng bức quy mơ hộ gia đình tại huyện Hoài Đức, Hà Nội ”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá mức độ nhiễm Sắt và Mangan trong nước giếng khoan quy mơ
hộ gia đình tại huyện Hồi Đức, Hà Nội.
- Đề xuất mơ hình xử lý Sắt và Mangan trong nước giếng khoan quy mơ
hộ gia đình tại huyện Hoài Đức, Hà Nội
3. Nội dung nghiên cứu
Thu thập tư liệu, thông tin về nguồn nước giếng khoan tại huyện Hoài
Đức. Nghiên cứu, đánh giá khả năng xử lý Sắt, Mangan trong nước giếng khoan
của mơ hình.
Thu mẫu nước trước và sau xử lý để phân tích mức độ nhiễm Sắt và
Mangan.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp chuyên gia
- Phương pháp thu thập dữ liệu
- Phương pháp điều tra
- Phương pháp mơ hình thực nghiệm
- Phương pháp lấy mẫu phân tích
- Phương pháp so sánh
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng:
+ Nguồn nước ngầm tại huyện Hồi Đức, Hà Nội.
+ Mơ hình thiết kế nhằm xử lý nước ngầm tại huyện Hoài Đức, Hà Nội.
- Phạm vi nghiên cứu: huyện Hoài Đức, Hà Nội.
- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 10 năm 2020 đến tháng 4 năm 2021.




CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về nước ngầm

1.1.1. Định nghĩa và phân loại nước ngầm
Theo Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13, nước dưới đất là nước tồn
tại trong các tầng chứa nước dưới đất. Nước ngầm chỉ là một loại trong nước
dưới đất.
Nước ngầm là loại nước nằm trong một tầng đất đã bão hịa nước hồn
tồn, phía dưới là tầng không thấm nước và bị chi phối bởi các lực sau đây: Lực
hấp thụ, lực mao quản và trọng lực. Tùy theo mục đích sử dụng, có nhiều cách
phân loại nước ngầm khác nhau.
Theo lực chi phối phân tử nước, chia nước ngầm thành 3 loại:
- Nước hấp thụ: Đây là nước bao quanh các hạt đất rắn thành các phân tử.
Lực hấp thụ chiếm ưu thế so với lực mao dẫn và trọng lực.
- Nước mao quản: là nước chứa đầy trong các mô rỗng rất nhỏ của đất (gọi
là lỗ rỗng mao quản). Lúc này, lực mao quản chiếm ưu thế.
- Nước trọng lực: là nước chứa đầy trong các khe rỗng phi mao quản của
đất.
Theo độ sâu nước ngầm:
- Nước ngầm tầng nông: < 50m
- Nước ngầm tầng sâu: >50m
Theo điều kiện nguồn nước:
- Nước ngầm có nguồn nước theo dạng nước dâng
- Nước ngầm có nguồn nước theo dạng nước đổ
- Nước ngầm trong tầng chứa nước

- Nước ngầm trong mạng lưới chứa nước
Theo bề mặt chứa nước
- Nước ngầm trong tầng chứa nước có bề mặt nhỏ
- Nước ngầm trong tầng chứa nước có bề mặt lớn


Theo các đặc tính thủy lực
- Nước ngầm có bề mặt tự do
- Nước ngầm tĩnh
Theo thành phần hóa học, xác định tổng số muối tan trong nước
- Nước ngọt:

Tổng muối tan <1g/l

- Nước mặn:

Tổng muối tan 1- 3g/l: Nước ngầm ít mặn
Tổng muối tan 3 - 4g/l: Nước ngầm mặn
Tổng muối tan 4 - 7g/l: Nước ngầm mặn trung
bình
Tổng muối tan 7 - 10g/l: Nước ngầm khá mặn

- Nước lợ:

Tổng muối tan 10 - 30g/l: Nước mặn lợ yếu
Tổng muối tan 30 - 50g/l: Mước mặn lợ mạnh

- Nước khống hóa mạnh: Tổng muối tan > 50g/l
Theo đặc tính hóa học và vật lý của nước (có xét đến mục đích sử dụng)
- Nước khống

- Nước cho cơng nghiệp
- Nước cho sinh hoạt
Theo điều kiện đổi mới nguồn nước
- Nước ngầm đổi mới nhanh
- Nước ngầm đổi mới chậm
- Nước ngầm đọng
Theo vị trí tầng chứa nước
- Nước ngầm tầng trên
- Nước ngầm tầng dưới
- Nước ngầm có áp
Có hai loại nước ngầm: nước ngầm khơng có áp lực và nước ngầm có áp lực.
- Nước ngầm khơng có áp lực: là dạng nước được giữ lại trong các


lớp đá ngậm nước và lớp đá này nằm bên trên lớp đá không thấm như lớp diệp
thạch hoặc lớp sét nén chặt. Loại nước ngầm nầy có áp suất rất yếu, nên muốn
khai thác nó phải thì phải đào giếng xuyên qua lớp đá ngậm rồi dùng bơm hút
nước lên. Nước ngầm loại này thường ở không sâu dưới mặt đất, vì có nhiều
trong mùa mưa và ít dần trong mùa khơ.
- Nước ngầm có áp lực: là dạng nước được giữ lại trong các lớp đá ngậm
nước và lớp đá này bị kẹp giữa hai lớp sét hoặc diệp thạch không thấm. Do bị
kẹp chặt giữa hai lớp đá khơng thấm nên nước có một áp lực rất lớn vì thế khi
khai thác người ta dùng khoan xuyên qua lớp đá không thấm bên trên và chạm
vào lớp nước này nó sẽ tự phun lên mà khơng cần phải bơm. Loại nước ngầm
này thường ở sâu dưới mặt đất, có trữ lượng lớn và thời gian hình thành nó phải
mất hàng trăm năm thậm chí hàng nghìn năm[4].
1.1.2. Tính chất nước ngầm, các yếu tố ảnh hưởng
1.1.2.1.Tính chất nước ngầm
Những tính chất vật lý chủ yếu của nước dưới đất gồm có: tỷ trọng, nhiệt
độ, độ trong suốt, màu sắc, mùi vị, tính dân điện, tính phóng xạ,…

- Độ trong suốt: Độ trong của nước phụ thuộc vào lượng khống bị hồ
tan, các hợp chất cơ học, chất hữu cơ và chất keo tụ trong nước. Nước nguyên
chất thì trong suốt (thường gọi là nước khơng màu)
- Màu: Màu của nước phụ thuộc vào thành phần hoá học và tạp chất có
trong nước. Phần lớn nước khơng màu. Nước cứng có màu xanh nhạt, nước
chứa Fe và H2S có màu lục nhạt; nước chưa chất hữu cơ thường có màu vàng
nhạt.
- Mùi: Mùi của nước có liên quan đến hoạt động của vi khuẩn trong các
chất hữu cơ có trong nước. Nước thường khơng có mùi, khi chứ H 2S có mùi
trứng thối.
- Vị: Vị của nước do các loại muối, các chất khí, các tạp chất trong nước
quyết định. Khi nước có chứa cacbonat canxi và manhe hay axitcacbonic thì
nước có vị ngọt dễ chịu. Sunfatnatri và manhe có mặt trong nước làm cho nước
có vị chát. Nước chứa sắt có vị lợ, tanh.
- Tính dẫn điện: Tính dẫn điện của nước phụ thuộc vào tổng lượng muối


trong nước, tính chất các muối và nhiệt độ của nước. Nước khống hố cao
thường có tính dẫn điện mạnh.
- Tính phóng xạ: Các loại nước dưới đất hầu hết đều có tính phóng xạ.
Tuy nhiên mức độ phóng xạ của chúng khác nhau.
Tính chất hóa học:
- Nước ngầm hiếu khí: Có chất lượng tốt, thường khơng có các chất
khử như H2S, CH4, NH4+,... có thể khơng cần xử lý và cấp trực tiếp cho người
sử dụng.
- Nước ngầm yếm khí: Trong q trình nước thấm qua các tầng đất đá, oxi
đã bị tiêu thụ, các chất hòa tan như Fe 2+, Mn2+ sẽ được tạo thành, đồng thời các
quá trình khử NO3- NH4+; SO42- H2S; CO2 CH4 cũng xảy ra [5].
1.1.2.2. Các ion trong nước ngầm
a) Ion Ca2+ trong nước ngầm

Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao. Trong đất thường chứa nhiều
CO2 do các quá trình trao đổi chất của rễ cây và các quá trình thủy phân các
tạp chất hữu cơ nhờ vi sinh vật tạo khí CO2, khí CO2 hịa tan trong nước mưa
theo phản ứng sau:
CO2 + H2O H2CO3
Axit yếu sẽ thấm sâu xuống đất và hòa tan canxi cacbonat tạo ra ion
Ca2+: H2CO3 + CaCO3Ca(HCO3)2 Ca2+ + 2HCO3b) Ion Mg2+trong nước ngầm.
Nguồn gốc của các ion Mg2+ trong nước ngầm chủ yếu từ các muối
MgSiO3 và CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm trong nước chứa khí CO2. Sự có
mặt của Ca2+, Mg2+tạo nên độ cứng của nước.
Dựa vào độ cứng có thể chia nước dưới đất thành 05 loại như sau:
- Nước rất mềm: có độ cứng <1,5mg đương lượng.
- Nước mềm: có độ cứng 1,5 - 3mg đương lượng.


- Nước hơi mềm: có độ cứng 3 - 6mg đương lượng.
- Nước cứng: có độ cứng 6 - 9mg đương lượng.
- Nước rất cứng: có độ cứng > 9mg đương lượng.
c) Ion Na+ trong nước ngầm.
Sự hình thành của Na+ trong nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau:
2NaAlSi3O3 + 10H2O Al2Si2(OH)4 +2Na++ 4H4SiO3
Na+ cũng có thể có nguồn gốc NaCl, Na2SO4, là những muối có độ hịa tan
lớn trong nước biển.
d) Ion Fe2+ trong nước ngầm
Các Ion Fe2+ từ các lớp đất đá được hòa tan trong nước trong điều kiện
yếm khí như sau:
4Fe(OH)3+ 8H+ 4Fe2+ + O2 + 10H2O
Khi không bị sinh vật tiêu thụ cho các q trình oxi hóa các chất trong
hữu cơ trong đất (hợp chất humic), sắt hóa trị ba Fe(OH) 3 sẽ bị khử thành sắt
hóa trị hai Fe2+.

e) Ion Mn2+ trong nước ngầm
Các ion Mn2+ được hòa tan trong nước từ các tầng đất ở điều kiện yếm
khí như sau:
6MnO2 + 12H2O  Mn2+ + 3O2 + 6H2O
f) Ion NH4+ trong nước ngầm
Các ion NH4- trong nước ngầm có nguồn gốc từ các chất thải rắn và chất
thải sinh hoạt, nước thải cơng nghiệp, chất thải chăn ni, phân bón hóa học và
trong q trình vận động của Nitơ.
g) Ion HCO3- trong nước ngầm
Các ion HCO
được tạo ra trong nước nhờ q trình hịa tan của đá vơi
3

khi có mặt khí CO2.
CaCO3 + CO2 + H2O  Ca2+ + HCO3-


h) Ion SO42- trong nước ngầm
Các ion SO42- có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O hoặc do q trình oxi
hóa FeS2 trong điều kiện ẩm với sự có mặt của O2, như sau:
2FeS2 + 2H2O + 7O2 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+
i) Ion Cl- trong nước ngầm
Các ion Cl- có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc nước thải
sinh hoạt. Tóm lại, trong nước ngầm có chứa các cation chủ yếu là: Na+,
Ca2+, Mg2+, Fe2+, NH4+ và các anion chủ yếu là HCO3-, SO42-, Cl-. Điều quan
trọng cần chú ý là tổng đương lượng của các cation bằng tổng tương lượng các
anion.
Ngồi ra, trong nước ngầm cịn có các chất khí hịa tan như O2, H2S, CH4,...
j) Khí H2S hịa tan trong nước ngầm
Khí hyđrơ sunfua được tạo ra trong điều kiện yếm khí từ ion sunfua với

sự có mặt của vi khuẩn.
2SO42- + 14H+ +8e-  2H2S + 2H2O + 6OHk) Ion H+ có trong nước ngầm
Do nước và các Axit phân ly ra, nồng độ H+ được biểu thị bằng độ pH của
nó (pH = - Lg [H+]). Căn cứ vào trị số pH có thể chia nước dưới đất là 5 loại:
Nước có tính axit mạnh khi
Nước có tính axit
Nước trung tính
Nước có tính kiềm
Nước có tính kiềm mạnh

pH < 5.
pH = 5 - 7.
pH = 7.
pH = 7 - 9.
pH > 9.

1.1.2.3.Các yếu tố ảnh hưởng nước ngầm
Trữ lượng và chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như sau:
Khí hậu, thủy văn, địa hình địa mạo, thổ nhưỡng, địa chất và các hoạt động phát
triển của con người.
Khí hậu: Lượng mưa là nguồn cung cấp chủ yếu cho nước ngầm, vì thế


lượng mưa, phân phối lượng mưa trong năm ảnh hưởng trực tiếp đến trữ lượng
nước ngầm, đặc biệt là nước ngầm tầng nơng.Bên cạnh đó, cường độ mưa có
ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số dịng chảy, có nghĩa là ảnh hưởng đến lượng nước
thấm xuống đất cung cấp cho nước ngầm.
Thoát hơi nước từ mặt đất là một phần trong lượng nước đi của nước
ngầm, làm giảm lượng nước ngầm. Các yếu tố khí hậu như: nhiệt độ, độ ẩm, gió
có ảnh hưởng trực tiếp đến lượng bốc hơi nước mặt đất.

Vì thế, các yếu tố khí hậu này cóảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi
của nước ngầm.
Thủy văn: Dịng chảy mặt trên các sơng suối, lượng nước và mực nước
trong các ao hồ, tương quan giữa mực nước ao hồ và mực nước ngầm có ảnh
hưởng trực tiếp đến nước ngầm. Ngoài ra, chế độ thủy triều, tình hình hạn hán,
lũ lụt cũng ảnh hưởng đến nước ngầm.
Điều kiện địa hình, địa mạo, thảm phủ trên mặt đất: Độ dốc địa hình,
độ gồ ghề của mặt đất, mật độ sơng suối, ao hồ trên mặt đất có ảnh hưởng đến
hệ số dịng chảy, do đó ảnh hưởng trực tiếp đến lượng nước thấm vào đất để bổ
sung cho nước ngầm.
Địa chất, thổ nhưỡng: Cách sắp xếp địa tầng, cấu tạo các tầng địa chất,
độ rỗng của các lớp đất đá, hệ số thấm… sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và lượng
nước thấm vào trong đất.
Các hoạt động phát triển của con người: Sự khai thác nước ngầm để
phục vụ các mục đích phát triển khác nhau, những tác động của con người
đến chất lượng và lưu lượng nước mặt – là nguồn nước bổ sung cho nước
ngầm.
Quá trình đơ thị hóa cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi mực nước ngầm do
kết quả của việc làm giảm sự bổ sung nước ngầm và tăng cường việc khai thác
nước ngầm.Ở những vùng nông thôn, nước sinh hoạt thường được lấy từ
những giếng nơng, trong khi đó hầu hết nước thải của đô thị lại trở về đất thông
qua các hồ chứa nước [5].


1.1.3. Vai trò của nước ngầm trong đời sống và phát triển kinh tế
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cho tất cả các sinh vật trên
quả đất. Nếu khơng có nước thì chắc chắn khơng có sự sống xuất hiện trên quả
đất, thiếu nước thì cả nền văn minh hiện nay cũng không tồn tại được. Từ xưa,
con người đã biết đến vai trò quan trọng của nước; các nhà khoa học cổ đại đã
coi nước là thành phần cơ bản của vật chất và trong quá trình phát triển của xã

hội lồi người thì các nền văn minh lớn của nhân loại đều xuất hiện và phát triển
trên lưu vực của các con sông lớn như: nền văn minh Lưỡng hà ở Tây Á nằm ở
lưu vực hai con sông lớn là Tigre và Euphrate (thuộc Irak hiện nay); nền văn
minh Ai Cập ở hạ lưu sông Nile; nền văn minh sông Hằng ở Ấn Ðộ; nền văn
minh Hoàng hà ở Trung Quốc; nền văn minh sông Hồng ở Việt Nam ...
Việt Nam là một quốc gia có tài nguyên nước dưới đất khá lớn, đứng thứ
34 so với 155 quốc gia và vùng lãnh thổ theo liệt kê của các tổ chức quốc tế
(WR1, VNDP, UNEP, WB).Hiện nay, nước ngầm đóng góp khoảng 40% tổng
lượng nước cấp cho các đô thị, lớn nhất là Hà Nội khoảng 800.000m 3/ngày
đêm, Tp. Hồ Chí Minh khoảng 500.000m3/ngày đêm. Có nhiều đơ thị sử dụng
100% là nước ngầm, như: Hà Nội, Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Buôn
Mê Thuộc, Quy Nhơn, Sóc Trăng, Cà Mau và phần lớn các đơ thị cịn lại đều
kết hợp sử dụng cả nước mặt và nước ngầm[13].
Tổng lượng nước ngầm cấp cho các đơ thị và cơng nghiệp ước tính
khoảng 700 triệu m3/năm, dự báo tăng khoảng 1,5 lần vào năm 2020. Có tới
80% dân số nơng thơn sử dụng nước ngầm, với các loại cơng trình: giếng
đào, giếng khoan và mạch lộ. Nước ngầm được sử dụng phổ biến để tưới màu
cây công nghiệp, như: cà phê, hồ tiêu, cao su ở Tây Nguyên, vải ở Bắc Giang…
Nước ngầm còn sử dụng để tưới lúa chống hạn (trong mùa khô năm 2010 tại các
tỉnh đồng bằng trung du Bắc Bộ, miền Trung, miền Đông Nam Bộ,Tây Nguyên
và nhiều vùng của Đồng bằng sơng Cửu Long). Lượng nước ngầm để tưới ước
tính khoảng 600 triệu m3/năm [15].
Tại Hà Nội, tổng lượng nước dưới đất được khai thác là 1.100.000 m3
/ngày đêm. Trong đó, phía nam sơng hồng khai thác với lưu lượng 700.000m3
/ngày đêm. Trên địa bàn hà nội hiện nay khoảng trên 100.000 giếng khoan khai
thác nước kiểu UNICEF của các hộ gia đình, hơn 200 giếng khoan của cơng ty


nước sạch quản lý và 500 giếng khoan khai thác nước của các trạm phát nước
nông thôn [9].

Mặc dù nguồn nước ngầm tương đối dồi dào nhưng thực trang ô nhiễm
mơi trường nước nói chung và ơ nhiễm nước ngầm nói riêng ở nước ta đang là
vấn đề đáng báo động.
Thông tin từ Tổng cục Môi trường, nguồn nước ngầm hầu hết các đô thị
lớn, đặc biệt là Thủ đô Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh đều bị ơ nhiễm nước ngầm.
Theo kết quả quan trắc đã phát hiện chỉ số kim loại nặng trong nước ngầm cao
hơn nhiều lần so với mức độ cho phép, ví dụ như hàm lượng sắt, mangan, asen,

Nguyên nhân ô nhiễm nước ngầm rất đa dạng, có thể do sự phát triển của
ngành cơng nghiệp, quy trình xử lý rác thải, nước thải khơng đạt chuẩn, lạm
dụng các hóa chất, chất bảo vệ thực vật, khai thác nước ngầm quá mức…
Hậu quả mỗi năm Việt Nam có tới 9.000 trường hợp tử vong, 200.000
người mắc bệnh ung thư mà nguyên nhân chính bắt nguồn từ nguồn nước bị ô
nhiễm [14].
1.1.4. Các khả năng và nguyên nhân ô nhiễm nước ngầm
1.1.4.1.Các khả năng ô nhiễm nước ngầm
a) Ơ nhiễm hóa học
Bao gồm những thay đổi theo chiều hướng xấu về hóa tính của nước ngầm.
Một số muối có độc tính cao, các ngun tố kim loại nặng xuất hiện trong nước
ngầm như: Chì, đồng, thủy ngân, asen, crom… những chất này có nguồn gốc từ
chất thải, nước thải công nghiệp, sinh hoạt và việc dùng phân hóa học, thuốc trừ
sâu q nhiều trong nơng nghiệp [4].
Ví dụ: Dựa theo kết quả của Trung tâm Quan trắc và Dự báo tài nguyên
(Bộ Tài nguyên và Môi trường), hầu hết các kết quả nghiên cứu về nước ngầm
thời gian vừa qua đều cho thấy rằng, nước ngầm đang bị ơ nhiễm bởi những
hóa chất độc hại. Cụ thể, ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ, lượng NH3 lên đến
23,3 mg/l, cao hơn 200 lần so với quy định về an toàn. Ngoài ra, khoảng 60%
các mẫu quan sát được có chứa chất Mn vượt quá hàm lượng tiêu chuẩn hay
khoảng 15% số mẫu thử có chứa hàm lượng As, một trong những hóa chất độc



hại đối với sức khỏe con người, xuất hiện ở trong nước ngầm. Trong khi đó, tại
khu vực đồng bằng Nam bộ, các mẫu quan sát được cho thấy, các hàm lượng
chất Mn và CH 4 cũng vượt ngưỡng cho phép.
b) Ơ nhiễm hóa sinh
Loại ơ nhiễm này khó thấy nhưng vơ cùng tai hại, xảy ra trong q trình
hóa sinh – tổng hợp. Đó là q trình xảy ra trong cơ thể sinh vật các chất ít độc
hoặc khơng độc kết hợp với nhau trong quá trình biến đổi hóa – sinh tạo ra các
chất có độc tố cao [4].
c) Ô nhiễm sinh thái học
Là mối hiểm họa lớn nhất đang ngày càng gia tăng, đặc biệt ở những nước
đang phát triển. Do các hoạt động phát triển quá mức của con người trong quá
trình phát triển kinh tế xã hội, làm đảo lộn môi trường sinh thái tự nhiên theo
chiều hướng xấu.
d) Nhiễm bẩn nước ngầm
Đây là một khả năng ô nhiễm rất lớn và thường xuyên, chất thải và nước
thải từ các bệnh viện, khu dân cư, khu công nghiệp,… sẽ theo nước ngầm
ngấm xuống làm nhiễm bẩn nước ngầm.
1.1.4.2. Các nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm
a) Từ tự nhiên
Ô nhiễm Arsenic trong nguồn nước tự nhiên xảy ra do trầm tích tầng chứa
nước có chứa chất hữu cơ tạo ra điều kiện yếm khí trong tầng chứa nước gây ô
nhiễm Arsenic trong nguồn nước tự nhiên. Các Arsenic được giải phóng với
những điều kiện này nhờ sự hoà tan vi sinh vất của các oxit sắt trong trầm tích,
thường liên kết mạnh với các txit sắt vào trong nước gây ra tình trạng ơ nhiễm
nguồn nước ngầm. Do đó, nước ngầm giàu asen thường giàu sắt, mặc dù các quá
trình thứ cấp thường che khuất sự liên kết của asen hòa tan và sắt hòa tan. Tính
cấp tính của arsenite có phần lớn hơn arsenate, sen được tìm thấy trong nước
ngầm phổ biến nhất là các loại arsenite bị khử và các loài bị oxi hóa arsenate.
Các cuộc thử nghiệm của WHO ở Bangladesh chỉ ra rằng 20% trong số 25.000

lỗ khoan được thử nghiệm có nồng độ asen vượt quá 50 μg / l.
b) Từ hoạt động nông nghiệp


Hóa chất bảo vệ thực vật, hóa chất diệt cỏ, phân bón và chất thải động vật
là các nguồn gây ô nhiễm nước ngầm do hoạt động nông nghiệp. Các hóa chất
nơng nghiệp có thể thâm nhập vào nước ngầm qua các con đường như tưới trên
các cánh đồng và thấm xuống đất, được lưu trữ gần các đường ống dẫn nước
ngầm như các giếng khoan, những bề mặt nước đọng. Sự nhiễm bẩn nước
ngầm cịn có thể xảy ra trong q trình bốc dỡ và bảo quản các hóa chất nơng
nghiệp ở nơi khơng đảm bảo an tồn.
c) Từ hoạt động công nghiệp
Các ngành sản xuất và dịch vụ có nhu cầu cao về nước làm mát, xử lý
nước, và nước dội rửa, ô nhiễm nước ngầm xảy ra khi nước đã sử dụng trở lại
chu kỳ thủy văn.
Hoạt động kinh tế hiện đại đòi hỏi vận chuyển và lưu giữ các nguyên vật
liệu được sử dụng trong sản xuất, chế biến và xây dựng. Trên đường đi, một số
vật liệu này có thể bị mất do rị rỉ, hoặc xử lý khơng đúng cách.
Khai thác khống sản và nhiên liệu có thể tạo ra nhiều cơ hội để ô nhiễm
nước ngầm. Các vấn đề xuất phát từ quá trình khai thác mỏ, xử lý chất thải, và
xử lý quặng và các chất thải mà nó tạo ra.
d) Từ chất thải sinh hoạt của các khu dân cư
Hệ thống nước thải sinh hoạt có thể là nguồn gây nhiều chất gây ô nhiễm,
bao gồm vi khuẩn, virut, nitrat từ chất thải của con người, và các hợp chất hữu
cơ. Các giếng phun dùng để xử lý nước thải sinh hoạt (hệ thống khử trùng, bể
xả, giếng khoan thoát nước mưa, giếng khoan nước ngầm) đặc biệt quan tâm
đến chất lượng nước ngầm nếu nằm gần giếng nước uống.
Lưu trữ khơng đúng cách hoặc vứt bỏ các hóa chất gia đình như sơn, chất
tẩy rửa tổng hợp, dung mơi, dầu, thuốc, chất khử trùng, hóa chất bể, thuốc trừ
sâu, pin, xăng và dầu diesel có thể dẫn đến ơ nhiễm nước ngầm. Khi được lưu

trữ trong nhà kho hoặc tầng hầm có cống sàn, đổ tràn và ngập lụt có thể đưa
chất gây ô nhiễm vào nước ngầm. Khi ném vào thùng rác gia đình, sản phẩm
cuối cùng sẽ được đưa vào nước ngầm vì các bãi chơn lấp của cộng đồng không
được trang bị để xử lý vật liệu nguy hiểm. Tương tự, chất thải đổ hoặc chôn
trong đất có thể làm ơ nhiễm đất và nước rị rỉ vào nước ngầm.
1.2.

Tổng quan về các phương pháp xử lý nước ngầm


1.2.1. Phương pháp khử sắt trong nước ngầm
1.2.1.1. Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt trong các nguồn nước
Các hợp chất vô cơ của ion sắt: FeS, Fe(OH)2, Fe(HCO3)2, FeSO4,
Fe(OH)3, FeCl3... trong đó Fe(OH)3 là chất keo tụ, dễ dàng lắng đọng trong các
bể lắng và lọc. Vì thế các hợp chất vơ cơ của sắt hịa tan trong nước hồn tồn
có thể xử lý bằng phương pháp lý học: Làm thống lấy O 2 của khơng khí để oxi
hóa Fe2+ thành Fe3+ và cho q trình thủy phân, keo tụ Fe(OH) 3 xảy ra hoàn toàn
trong các bể lắng, bể lọc trong và bể lọc tiếp xúc.
Các phức chất của ion sắt với silicat, phosphat, acid humic, funvic... Các
ion sắt hòa tan Fe(OH)+, Fe(OH)3- tồn tại tùy thuộc vào thế oxi hóa khử và pH
của mơi trường. Các loại phức chất và hỗn hợp của ion sắt không thể khử bằng
phương pháp lý học thông thường, mà phải kết hợp với phương pháp hóa học.
Muốn khử sắt ở các dạng này phải cho thêm vào nước các chất oxi hóa như: Clo,
KMnO4, O3 để phá vỡ liên kết và oxi hóa các ion sắt thành ion sắt (III) hoặc cho
vào nước các chất keo tụ FeCl3, Fe2(SO4)3 và kiềm hóa để có giá trị pH thích hợp
cho q trình đồng keo tụ các loại keo sắt và phèn xảy ra triệt để trong các bể
lắng, bể lọc tiếp xúc và bể lọc trong.
1.2.1.2. Phương pháp làm thoáng
Thực chất của phương pháp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxi cho
nước, tạo điều kiện để Fe2+ oxi hóa thành Fe3+ , sau đó Fe3+ thực hiện q trình

thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3, rồi dùng bể lọc giữ lại. Q
trình oxi hố được biểu hiện bằng phương trình sau:
Fe(HCO3)2 + 2H2O  Fe(OH)2 + 2CO2+ 2H2O
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)3
Tốc độ phản ứng của q trình oxi hố và thuỷ phân Fe 2+ thành Fe3+ tuỳ
thuộc vào lượng oxi hoà tan trong nước. Tốc độ phản ứng tăng khi nồng độ oxi
hoà tan trong nước tăng lên. Để oxi hoá 1 mg sắt (II) tiêu tốn 0,143 mg oxi.
Tốc độ của quá trình oxi hóa và thủy phân:
Trong đó:

: sự biến thiên nồng độ theo thời gian t
; [; [: nồng độ các ion Fe2+; H+ và oxi hòa tan
trong nước
K: hằng số tốc độ phản ứng, phụ thuộc vào nhiệt
độ và chất xúc tác


×