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
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

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 (t
2
) 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 As
3+

As (V) : Ion Asen As
5+

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
5

Đề tài có thể ứng dụng vào thực tế để xử lý nước trong sinh hoạt cho các hộ
dân và qua nghiên cứu qui trình công nghệ đã đề xuất tiến tới xây dựng mô hình xử
lý Asen với công suất 50 m
3
/ngày tại Cửa Lò
Đề tài tiến hành đánh giá hàm lượng Asen trên địa bàn nghiên cứu, từ đó thu
thập được các số liệu về những vị trí ô nhiễm Asen
Từ những kết quả khảo sát, đề tài xác định được những vị trí có nồng độ Asen
cao và đưa ra cảnh báo cho người dân tại những khu vực này có những biện pháp
phòng tránh giảm thiểu tác hại của ô nhiễm asen trong nước ngầm đồng thời góp

phần giúp các nhà quản lí môi trường xây dựng chương trình quản lí giảm thiểu rủi
ro tới sức khỏe người dân.
Đề xuất ứng dụng và sử dụng công nghệ tiên tiến xử lý nước bị nhiễm As
thành nước sạch phục vụ ăn uống sinh hoạt đảm bảo sức khỏe cho nhân dân vùng
nông thôn ven biển nghệ An, đặc biệt nơi mà công nghiệp du lịch đang ngày phát
triển mạnh mẽ.















6

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. TỔNG QUAN VỀ ASEN
1.1.1. Giới thiệu
Do cấu tạo địa chất, nhiều vùng ở nước ta nước ngầm bị nhiễm Asen. Khoảng
13,5% dân số Việt Nam (10-15 triệu người) đang sử dụng nước ăn từ nước giếng

khoan rất dễ bị nhiễm Asen. Theo thống kê chưa đầy đủ, cả nước hiện có khoảng
hơn 1 triệu giếng khoan, trong đó nhiều giếng có nồng độ Asen cao hơn từ 20-50
lần nồng độ cho phép (0,01mg/l), ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, tính mạng của cộng
đồng Điều nguy hiểm là Asen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nước, cả
khi ở hàm lượng có thể gây chết người, nên không thể phát hiện. Vì vậy, các nhà
khoa học còn gọi Asen là “sát thủ vô hình”.[18]
Nước uống bị ô nhiễm bởi Asenic (As) đã trở thành mối đe doạ đối với sức
khoẻ con người ở qui mô toàn cầu, theo ước tính có khoảng 140 triệu người ở ít
nhất 70 quốc gia đang bị ảnh hưởng bởi nguồn ô nhiễm này (UNICEF, 2008). Đỗ
Văn Ái et al. (2001) cho rằng nguồn asenic trong nước dưới đất (nước ngầm) ở các
khu vực đồng bằng là do các quá trình tự nhiên (oxy hóa khoáng vật sulfur, và
khoáng vật chứa As trong trầm tích, khử các hydroxýt sắt chứa As… ) và do các
hoạt động của con người. Theo Kiem et al. (2003) trong các nguồn nước tự nhiên
dạng thường xuất hiện nhất là arsenite (As3+) hay arsenate (As5+). Tỉ lệ giữa As3+
và As5+ trong các nguồn nước phụ thuộc vào hiệu thế oxy hóa khử của môi trường.
Do nước dưới đất ở điều kiện khử, As3+ là dạng chiếm ưu thế hơn As5+. Độc tính
của các As phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của chúng và được sắp xếp theo thứ tự
sau: arsenite > arsenate > monomethylarsonate > dimethylarsinate. As3+ có độc
tính lớn hơn As5+ khoảng 60 lần; các hợp chất As vô cơ có độc tính cao hơn các As
hữu cơ khoảng 100 lần. [20]
Dựa trên các nghiên cứu về ảnh hưởng của As đến sức khoẻ con người, tổ
chức WHO đã đưa ra các tiêu chuẩn về nồng độ tối đa của As trong nước uống và
7

tiêu chuẩn này trước đây là < 50μg/L đã được nâng lên thành < 10 μg/L. Trên cơ sở
đó, Bộ Tài Nguyên và Môi Trường ban hành Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng nước dưới đất (QCVN 09:2008), qui chuẩn này qui định nồng độ As trong
nước ngầm không được vượt quá 0,05 mg/L (50 μg /L). Bộ Y tế cũng ban hành Qui
chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống - QCVN 01:2009, qui định
nồng độ As cho phép trong nước ăn uống phải < 0,01 mg/L (10 μg /L).

Để lựa chọn biện pháp xử lý thích hợp cần phải dựa trên điều kiện cụ thể của
địa phương như: mức độ ô nhiễm của nước; các công nghệ, thiết bị xử lý hiện có;
khả năng tài chính của cộng đồng dân cư; khả năng sử dụng nguyên, nhiên liệu sẵn
có của địa phương và hệ thống phải đáp ứng khi nồng độ As biến động trong một
khoảng rộng. Tình hình ô nhiễm asen ở Nghệ An và tình hình phát triển công nghệ
xử lý arsenic trên thế giới và Việt Nam cho thấy việc lựa chọn phương pháp và chế
tạo thiết bị xử lý asen trong nước dưới đất phù hợp với điều kiện Nghệ An là cần
thiết, đó là lý do nghiên cứu này được thực hiện.
1.1.2. Nguyên tố Asen
Asen hay còn gọi là thạch tín, là một nguyên tố hóa học (Á kim) có ký hiệu là
As, số nguyên tử khối là 33. Asen lần đầu tiên được Albertus Magnus (người Đức)
viết vào năm 1250. Khối lượng nguyên tử của As bằng 74,92. Asen là một Á Kim
gây ngộ độc khét tiếng và có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) và
một vài dạng màu đen và xám (Á Kim), đây chỉ là số ít mà người ta có thể nhìn
thấy.[22]

Hình 1.1.1a: Một mẫu lớn chứa Asen tự nhiên và Asen[22]
8


Hình 1.1.1b: Mô hình tinh thể Asen và Cấu trúc nguyên tử Asen[22]
Ba dạng có tính kim loại của Asen với cấu trúc tinh thể khác nhau cũng được
tìm thấy trong tự nhiên, nhưng thường As tồn tại dưới dạng các hợp chất Asenua và
Asenat.
Vài trăm loại khoáng vật như thế đã được tìm thấy. Asen và các hợp chất của
As được sử dụng như thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu và một loạt
trong các hợp kim.[22]
1.1.3. Asen phân bố trong môi trường tự nhiên
Asen trong đá và quặng
Asen trong đất và vỏ phong hoá

Asen trong trầm tích bở rời
Asen trong không khí và nước
Asen trong sinh vật








Hình 1.1.3: Asen trong đá và quặng khoáng vật, sulfurAsenat – 73 khoáng vật,
intêmtallit – 40 khoáng vật[22]

9

1.1.4. Cấu tạo và cơ chế gây độc
1.1.4.1. Cấu tạo







Hình 1.1.4.1: Mô hình cấu tạo của nguyên tử Asen[22]
- Bán kính nguyên tử: 1.33Å
- Khối lượng nguyên tử: 13.1cm
3
/mol

- Bán kính cộng hóa trị: 1.2Å
- Mặt cắt ngang (Thermal Neutron Capture) σ
a
/barns: 4.3
- Cấu trúc tinh thể: Rhombohedral
- Electron cấu hình: 1s
2
2s
2
p
6
3s
2
p
6
d
10
4s
2
p
3

- Các electron trên mỗi Cấp Năng lượng: 2,8,18,5
- Shell Model
- Bán kính ion: 0.58Å
- Điền vào quỹ đạo: 4p3
- Số electron (không tính phí): 33
- Số neutron (phổ biến nhất, ổn định nuclit): 42
- Số proton: 33
- Quá trình oxy hóa Hoa: ± 3,5

- Các electron hóa trị: 4s
2
p
3

- Electron Dot Model
1.1.4.2. Tính chất vật lý
Asen không gây mùi khó chịu trong nước, (cả khi ở hàm lượng có thể gây chết
người ), khó phân hủy. Là nguyên tố phổ biến thứ 20 trong các nguyên tố có trên bề