Đánh giá chất lượng nước ngầm dùng trong sinh hoạt và sản xuất tại thôn thanh xuyên, xã trung thành, huyện phổ yên, tỉnh thái nguyên

Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên chúng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô giáo – Thạc Sỹ
Bùi Thị Thư – Giảng Viên Khoa Môi Trường – Đại Học Tài Nguyên Và Môi
Trường Hà Nội đã hướng dẫn tận tình, chu đáo, động viên cũng như khích lệ
chúng tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài.
Chúng tôi xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô quản lý phòng thí nghiệmKhoa Môi Trường- Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường Hà Nội đã tạo điều kiện
cho chúng tôi có thể làm hoàn thiện đề tài nghiên cứu.
Tiếp theo đó, chúng tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa
Môi Trường - Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường Hà Nội đã trang bị cho
chúng tôi những kiến thức nền tảng cũng như ý tưởng thực hiện nghiên cứu đề tài
của mình.
Xin chân thành cảm ơn các hộ gia đình tại thôn Thanh Xuyên – Xã Trung
Thành- Huyện Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên đã tạo điều kiện cho chúng tôi hoàn
thành đề tài này.
Cuối cùng, chúng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn ở
bên, động viên, chia sẻ, cũng như giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian qua.

Hà Nội, 2013
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài

1


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

MỤC LỤC
1.1. Tổng quan về nước ngầm và các dạng ô nhiễm nước ngầm...............................7
1.2. Tổng quan tài nguyên nước ngầm ở Việt Nam....................................................9

1.3. Tổng quan về xử lý nước ngầm ở Việt Nam.....................................................10

DANH MỤC BẢNG

Bảng 10. Số liệu lập đường chuẩn xác định hàm lượng NH4+………………….43
Bảng 11. Số liệu kết quả xác định hàm lượng NH4+ - đợt I…………………….44
Bảng 12. Số liệu kết quả xác định hàm lượng NH4+ - đợt II……………………45

2


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

DANH MỤC HÌNH
Hình 12: Kết quả phương trình đường chuẩn xác định hàm lượng NH4+……….43
Hình 13: Biểu đồ xác định hàm lượng NH4+ tại các địa điểm đợt I……………..44
Hình 14: Biểu đồ xác định hàm lượng NH4+ tại các địa điểm đợt II.…………...45
Hình 15: Biểu đồ xác định hàm lượng NH4+ tại các địa điểm đợt I, II………….46

3


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

KÝ HIỆU VIẾT TẮT
QCVN
TCVN
NO2NH4+

Quy chuẩn Việt Nam

Tiêu chuẩn Việt Nam
Ion nitrit
Ion amoni

4


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Việc sử dụng nước ngầm trong sinh hoạt đã có từ thời cổ xưa. Trong kinh
Cựu ước người ta đã nói đến nước ngầm, nước suối, nước giếng. Người ta dùng
những giếng nằm ngang để lấy nước ngầm. Những giếng này còn tồn tại đến
ngày nay ở các vùng sa mạc Tây Nam Châu Á và Bắc Châu Phi kéo dài từ
Afghanistan đến Morocco. Người ta xác định các giếng này được các người thợ
tài hoa xây dựng cách đây 3000 năm.
Ngày nay nước ngầm vẫn có một ví trí quan trọng trong vấn đề cấp nước
sinh hoạt trên thế giới. Tuy nhiên hoạt động theo dõi chất lượng nước ngầm sử
dụng một cách khoa học chỉ được bắt đầu từ thế kỷ này.
Bên cạnh đó sự phát triển kinh tế, sự phát triển của các khu công nghiệp
cũng như quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng, đã khiến môi trường bị ô
nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt là môi trường nước ngầm. Đó là lý do khiến “ô
nhiễm nước ngầm” trở thành một vấn đề thu hút được sự quan tâm của rất nhiều
nhà khoa học, các tổ chức môi trường trên thế giới cũng như từng quốc gia.
Ở Việt Nam, huyện Phổ Yên của tỉnh Thái Nguyên có vị trí địa lý thuận
lợi: giáp thành phố Thái Nguyên và thị xã Sông Công về phía bắc; giáp
huyện Phú Bình về phía đông; huyện Đại Từ về phía tây, tỉnh Vĩnh Phúcvề phía
tây nam, tỉnh Bắc Giang về phía đông nam và thành phố Hà Nội phía nam. Do đó
nên Phổ Yên là địa phương rất có tiềm năng kinh tế và là nơi được nhiều nhà đầu

tư tin chọn. Điều đó đã khiến Phổ Yên trở thành một trong những trung tâm công
nghiệp của tỉnh Thái Nguyên với rất nhiều khu công nghiệp cũ và mới. Hậu quả
của sự phát triển kinh tế nơi đây là việc gây ảnh hưởng nhất định đến chất lượng
nước ngầm.
Không chỉ thế, Phổ Yên là một trong những huyện dùng hoàn toàn nguồn
nước ngầm (đào giếng khoan) cho sinh hoạt và sản xuất. Vậy liệu nguồn nước
ngầm ở đây có đạt các chỉ tiêu về chất lượng đảm bảo sức khỏe và chất lượng
cuộc sống cho người dân?
Vì các lý do trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài “ Đánh giá chất lượng
nước ngầm dùng trong sinh hoạt và sản xuất tại thôn Thanh Xuyên, xã Trung
Thành, Huyện Phổ Yên, Tỉnh Thái Nguyên” để nghiên cứu.

5


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

2. Mục đích nghiên cứu:
- Đánh giá chất lượng nước ngầm (nước giếng khoan, nước giếng đào)
dùng trong sinh hoạt và sản xuất của người dân tại thôn Thanh Xuyên, xã Trung
Thành, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.
3. Nội dung nghiên cứu:
- Quan trắc (lấy mẫu) các mẫu nước ngầm (nước giếng khoan, nước giếng
đào) tại thôn Thanh Xuyên, xã Trung Thành, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.
- Phân tích các thông số như pH, nhiệt độ, độ đục, độ dẫn, hàm lượng DO,
độ cứng, hàm lượng sắt, ion NO2-, NH4+.
- Đánh giá chất lượng nước ngầm tại khu vực nghiên cứu qua các thông số
như pH, nhiệt độ, độ đục, độ dẫn, hàm lượng DO, độ cứng, hàm lượng sắt, ion
NO2-, NH4+.

6


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về nước ngầm và các dạng ô nhiễm nước ngầm
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 và vùng khai thác nước có áp. 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.
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-,
NO2-, NH4+, PO43- ... vượt tiêu chuẩn cho phép, ô nhiễm bởi vi sinh vật.
7


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

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.
Nước bị ô nhiễm kim loại nặng: Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr,
Cu, Zn, Mn, v.v... 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 cầu. Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới môi
trường sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn
thâm nhập và cơ thể người. Nước 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.
Nước bị ô nhiễm vi sinh vật: Sinh vật có mặt trong môi trường nước ở
nhiều dạng khác nhau. Bên cạnh các sinh vật có ích, có nhiều nhóm sinh vật gây
bệnh hoặc truyền bệnh cho người và sinh vật. Trong số này, đáng chú ý là các
loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn và ký sinh trùng gây bệnh như các loại ký sinh trùng
bệnh tả, lỵ, thương hàn, sốt rét, siêu vi khuẩn viêm gan B, siêu vi khuẩn viêm não
Nhật Bản, giun đỏ, trứng giun v.v...
Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trường nước chủ yếu là phân rác,
nước thải sinh hoạt, xác chết sinh vật, nước thải các bệnh viện v.v... Để đánh giá
chất lượng nước dưới góc độ ô nhiễm tác nhân sinh học, người ta thường dùng
chỉ số coliform. Đây là chỉ số phản ánh số lượng trong nước vi khuẩn coliform,
thường không gây bệnh cho người và sinh vật, nhưng biểu hiện sự ô nhiễm nước
bởi các tác nhân sinh học. Để xác định chỉ số coliform người ta nuôi cấy mẫu
8


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

trong các dung dịch đặc biệt và đếm số lượng chúng sau một thời gian nhất định.
Ô nhiễm nước được xác định theo các giá trị tiêu chuẩn môi trường.
Để hạn chế tác động tiêu cực của ô nhiễm vi sinh vật nguồn nước mặt, cần
nghiên cứu các biện pháp xử lý nước thải, cải thiện tình trạng vệ sinh môi trường
sống của dân cư, tổ chức tốt hoạt động y tế và dịch vụ công cộng
Nước bị ô nhiễm bởi thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học:
Trong quá trình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học tại các
vùng nông nghiệp thâm canh, một lượng đáng kể thuốc và phân không được cây
trồng tiếp nhận. Chúng sẽ lan truyền và tích lũy trong đất, nước và các sản phẩm
nông nghiệp dưới dạng dư lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật.

Tác động tiêu cực khác của sự ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật và phân bón
là làm suy thoái chất lượng môi trường khu vực canh tác nông nghiệp như phú
dưỡng đất, nước, ô nhiễm đất, nước, giảm tính đa dạng sinh học của khu vực
nông thôn, suy giảm các loài thiên địch, tăng khả năng chống chịu của sâu bệnh
đối với thuốc bảo vệ thực vật.
1.2. Tổng quan tài nguyên nước ngầm ở Việt Nam
Việt Nam có nguồn nước ngầm chất lượng tốt với trữ lượng lớn nhưng
đang bị sụt giảm và ô nhiễm nghiêm trọng ở nhiều nơi.
Sụt giảm nguồn nước ngầm
Trước hết, sụt giảm nguồn nước ngầm hay còn được gọi là suy thoái trữ
lượng nước ngầm được biểu hiện bởi việc giảm công suất khai thác, hạ thấp mực
nước, và lún đất.
Theo một kết quả nghiên cứu gần đây của Trung tâm quan trắc và dự báo
tài nguyên nước, Bộ Tài Nguyên - Môi trường, thì trong mười năm, nước ngầm
tại một số nơi ở Hà Nội giảm đến 6m tại thành phố Hồ Chí Minh có nơi giảm đến
10m.
Đào giếng khoan không có nước, đôi khi lại vô ý không lấp, nước bẩn tràn
vào, ngấm xuống tại chỗ đó làm cho nó ô nhiễm.
Ông Huỳnh Lê Khoa, phó phòng quản lý tài nguyên nước và khoáng sản
thuộc sở tài nguyên môi trường thành phố Hồ Chí Minh cảnh báo là nếu không
có kế hoạch sử dụng hợp lý, không chú ý đến công tác bổ cập thì nguồn nước
ngầm có khả năng chỉ khai thác được trong 30 năm nữa.
Theo ông Lâm Minh Triết, Viện trưởng viện nước và công nghệ môi
trường, thì vấn đề quản lý khai thác nước ngầm ở thành phố Hồ Chí Minh đã
9


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

vượt ra quá tầm kiểm soát của chính quyền và tình trạng khan hiếm nước ngầm

đã thể hiện rõ rệt ở nhiều nơi. Ông nói:“Nước ngầm của mình thì không kiểm
soát nổi, tư nhân rồi công ty khai thác, nên mực nước tụt khá lớn. Vấn đề khai
thác và sau khai thác, ví dụ như là bảo vệ giếng sau khai thác thế nào thì không
được quan tâm đáng kể, rồi khai thác nhiều ở các tầng sâu khác nhau. Việc khai
thác nguồn nước đã làm suy thoái nghiêm trọng tài nguyên nước. AFP photo.
Đặc biệt ở các thành phố lớn, người ta làm giếng đóng, rồi giếng khoan ở các độ
sâu khác nhau, ví dụ như thành phố Hồ Chí Minh thì mức cho phép là dưới
500,000 m3 một ngày đêm, nhưng thực tế khai thác chừng 300 đến 400 là đã
thiếu rồi.”
Việc khai thác nước ngầm quá mức được lý giải là do gia tăng dân số, tốc
độ đô thị hoá nhanh và sản xuất phát triển. Theo thống kê hiện thành phố Hồ Chí
Minh có trên 300,000 giếng khoan.
Việc sụt giảm nguồn nước ngầm không chỉ gây thiếu nước sinh hoạt, lún
đất mà còn khiến cho nước giếng ở một số nơi nhiễm mặn không thể dùng được
nữa.
Ô nhiễm nguồn nước ngầm
Bên cạnh vấn đề sụt giảm trữ lượng nước ngầm, Việt nam cũng phải đối
mặt với tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm.
Theo Chi cục Bảo vệ môi trường thành phố Hồ Chí Minh, kết quả quan
trắc độ pH nuớc ngầm của thành phố trong năm 2008 thấp dưới mức tiêu chuẩn.
Kết quả quan trắc cũng cho thấy số lượng nhiều hoá chất độc hại trong nước
ngầm như nitrat, amoniac và asen đã tăng đáng kể.
Ở Hà Nội, mức độ nhiễm amoniac ở một số nơi đã vượt mức cho phép 20
đến 30 lần. Nhiều nơi ô nhiễm asen cao hơn 40 lần cho phép.
Nguyên nhân của việc ô nhiễm nước ngầm là do việc khoan xây dựng quá
nhiều, cùng với việc khoan giếng và bảo vệ giếng nước không hợp lý sau khi
khoan.
1.3. Tổng quan về xử lý nước ngầm ở Việt Nam
 Các phương pháp xử lý nước ngầm ô nhiễm

 Xử lý nước ngầm bằng phương pháp cơ học
Nước từ nguồn được bơm cấp 1 phun qua giàn mưa thành những tia nhỏ để
ôxy của không khí tác dụng với Fe 2+ thành Fe3+. Nước dàn mưa được dẫn đi lắng
lọc ở các bể lọc chứa chất lọc (cát, đá, than hoạt tính…)
10


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

 Xử lý nước ngầm bằng phương pháp hóa học
Là phương pháp dùng hóa chất, các phản ứng hóa học trong quá trình xử lý
nước.
Nếu nước có độ đục lớn chứng tỏ chứa nhiều chất hữu cơ và sinh vật phù
du thì dùng phèn và chất tạo keo tụ để ngưng tạp chất.
Nước chứa nhiều ion kim loại (độ cứng lớn) xử lý bằng vôi, sôđa hoặc
dùng phương pháp trao đổi ion. Nước chứa nhiều độc tố H 2S xử lý bằng phương
pháp oxy hóa, clo hóa, phèn.
Nước chứa nhiều vi khuẩn thì phải khử trùng bằng các hợp chất chứa clo,
ozon.
Nước chứa Fe thì oxy hóa Fe2+ bằng oxy không khí (làm thóang giàn mưa)
hoặc dùng chất oxy hóa để xử lý…
Độ kiềm của nước nhỏ làm cho quá trình keo tụ khó khăn, nước có mùi vị
thì phải kiềm hóa bằng amoniac (NH 3). Sau khi cacbon hóa, clo hóa sơ bộ rồi
thêm KMnO4.
Nước có nhiều oxy hòa tan thì phải xử lý bằng cách dùng các chất khử để
liên kết oxy. Đó là hydrazin, natrithisunfat…
Nhìn chung các phương pháp xử lý hóa học thường đạt năng suất và có
hiệu quả cao.

 Xử lý nước ngầm bằng phương pháp vi sinh

Trên thế giới hiện nay phương pháp xử lý nước bằng vi sinh đang được
nghiên cứu và có một số nơi đã áp dụng. Trong phương pháp này một số chủng
loại vi sinh đặc biệt đã được nuôi cấy và được đưa vào trong quá trìng xử lý nước
với liều lượng rất nhỏ nhưng đạt hiệu quả cao. Tuy nhiên cho đến nay những kết
quả nghiên cứu của phương pháp này chưa được công bố rộng rãi.
Tùy thuộc vào nguồn nước làm nguyên liệu cho các lãnh vực khác nhau
mà ngườt ta đã sử dung cac phương pháp khác nhau để xử lý nước cấp cho lãnnh
vực đó. Thông thường thì người ta kết hợp cả 2 phương pháp cơ học và hóa học
để xử lý nước.
 Kỹ thuật và công nghệ xử lý nước ngầm

 Các công trình thu nước ngầm
a. Giếng khoan
11


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

Giếng khoan là công trình thu nước ngầm mạch sâu với công suất trung
bình và lớn, có độ sâu vài chục đến vài trăm mét và đường kính giếng phụ thuộc
vào lưu lượng cần khai thác. Giếng khoan gồm có: giếng khoan hoàn chỉnh
(khoan tới lớp cách nước) và giếng khoan không hoàn chỉnh (khoan lưng chừng
đến lớp đất chứa nước) giếng khoan có áp và không áp. Khi cần khai thác một
lượng nước lớn, người ta có thể dùng một nhóm giếng khoan, tuy nhiên trong
trường hợp này các giếng sẽ bị ảnh hưởng lẫn nhau khi làm việc đồng thời.
b. Hệ thống thu nước ngầm tầng nông
Đây là loại công trình dùng để thu nước ngầm mạch nông ở những nơi
nước ngầm sâu bị nhiễm mặn, việc đào giếng khó khăn.
Đường ống thu nước bao gồm một hệ thống ống thu nước đặt nằm ngang
dạng đục lỗ hoặc dạng xẻ rãnh ở đường ống, đặt trong lớp đất có chứa nước, có

độ dốc để nước tự chảy về giếng tập trung, từ đây có thể dùng gào múc hoặc máy
bơm để lấy nước. Để ngăn không cho cát chui vào bên trong ống thu nước, người
ta thường xếp đá dăm, cuội, sỏi xung quanh ống.
Trên đường ống đưa nước về giếng tập trung, cứ khoảng 25-30m phải bố
trí một giếng thăm để kiểm tra nước, lấy cặn và thông hơi.
c. Phương tiện lấy nước từ giếng lên
Để lấy nước từ giếng lên người ta thường sử dụng gầu múc nước bằng tay
(với các giếng đào khơi) hoặc các loại bơm giếng khác nhau.
Một trong những bơm giếng phổ biến nhất ở vùng nông thôn là giếng bơm
tay theo mô hình của UNICEF. Để bơm nước từ các giếng khoan qui mô nhỏ,
người ta thường sử dụng các loại bơm ly tâm hoặc máy nén khí. Đối với các
giếng khoan qui mô công nghiệp, người ta thường sử dụng bơm hỏa tiễn.
Tính toán thủy lực giếng lấy nước ngầm có thể chia ra: giếng đơn chiếc
(không chịu ảnh hưởng của các giềng bơm khác), và nhóm giếng bơm, với sơ đồ
bố trí có quan hệ thủy lực với nhau.

 Công trình xử lý sắt, mangan
Các phương pháp khử sắt, mangan trong nước ngầm
a. Khử sắt, mangan bằng phương pháp làm thoáng
Sắt, Mangan trong nước thường tồn tại ở dạng Fe 2+, Mn2+ vì vậy muốn loại
chúng ra khỏi nước cần oxy hóa chúng thành muối Fe 3+, Mn4+ ở dạng ít tan rối
dùng phương pháp lắng, lọc dể giữ chúng lại và loại chúng ra khỏi nước. Muốn
oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ người ta thường sử dụng phương pháp
12


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

làm thoáng tự nhiên hay cưỡng bức (các dàn mưa hay quạt gió). Thực chất của
phương pháp làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho Fe 2+ oxy

hoá thành Fe3+ sau đó Fe3+ thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít
tan Fe(OH)3,Mn2+ thành MnO2 rồi dùng bể lọc để giữ lại.
b. Khử sắt,mangan bằng phương pháp dùng hóa chất
Khử sắt,mangan bằng chất oxy hóa mạnh
- Các chất oxy mạnh thường dùng để khử sắt là: Cl 2, KMnO4, O3…So sánh
với phương pháp khử sắt bằng làm thoáng ta thấy, dùng chất oxy hóa mạnh phản
ứng xảy ra nhanh hơn, pH môi trường thấp hơn
c. Các phương pháp khác để khử sắt và mangan
Khử sắt,mangan bằng phương pháp trao đổi ion
Việc sử dụng phương pháp trao đổi ion khử sắt và mangan cũng tương đối
thông dụng. Do hai nguyên tố này có hóa trị hai nên dễ dàng bị hấp phụ bởi các
vật liệu trao đổi ion.
Khó khăn của phương pháp này là nếu sắt và mangan bị oxy hóa bởi oxy
thì nó sẽ bám lên các vật liệu trao đổi ion và mất tác dụng của chúng.
Vì vậy việc kiểm soát hàm lượng oxy hòa tan trong nước vào hệ thống trao
đối ion là rất quan trọng.
Khử sắt bằng phương pháp điện phân
Dùng các cực âm bằng sắt, nhôm cùng cac cực dương bằng đồng mạ niken
và dùng điện cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho tấm điện cực phẳng.
Phương pháp dùng muối polyphotphat
Polyphotphat có thể tạo nên các kết tủa sắt và mangan rất nhanh và hiệu
quả. Polyphotphat được hòa trộn với liều lượng khoảng gấp 2 lần nồng độ của sắt
và mangan. Tuy nhiên phương pháp dùng muối polyphotphat sẽ không thích hợp
cho các nguồn nước có hàm lượng sắt và mangan vượt quá 1 mg/l.

 Các phương pháp làm mềm nước
Quá trình làm mềm nước (khử độ cứng) có thể thực hiện bằng cách tạo kết
tủa không tan hoặc bằng phương pháp trao đổi ion. Quá trình làm mềm nước
cũng có thể kết hợp với quá trình khử khoáng bằng cách sử dụng màng bán thấm.
Màng lọc bán thấm áp suất thấp có thể được dùng cho việc làm mềm nước có

TDS thấp.
13


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

+ Phương pháp làm mềm bằng kết tủa
Tác nhân làm mềm nước thường sử dụng là vôi hoặc soda. Sự lựa chọn tác
nhân này hay tác nhân kia là phụ thuộc vào chất lượng nguồn nước và tính toán
kinh tế. Khi độ kiềm cacbonat chiếm ưu thế, quá trình làm mềm có thể thực hiện
bằng cách tăng pH và cả CaCO3 , Mg(OH)2 đều kết tủa. Khi độ kiềm cacbonat
quá thấp, hàm lượng cacbonat phải được bổ sung bằng bột soda.
+) Quá trình làm mềm nước bằng vôi – soda
Khi độ kiềm cacbonat không đủ để phản ứng với vôi thì cần phải cung cấp
từ nguồn bên ngoài, thông thường sử dung soda bột Na2CO3.
+ Quá trình làm mềm bằng xút
Xút cũng được sử dụng khi độ cứng cacbonat không đủ để phản ứng với
vôi. Sự lựa chọn giữa soda bột và xút không chỉ phụ thuộc vào lý do kinh tế mà
còn phụ thuộc vào các yếu tố như vận hành dễ dàng hệ thống xử lý và hàm lượng
magiê trong nguồn nước.
 Sơ đồ khái quát công nghệ xử lý nước ngầm
Công nghệ xử lý nước ngầm quy
mô công nghiệp

Công nghệ xử lý nước ngầm quy
mô gia đình

14

Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tương nghiên cứu
Để thực hiện đề tài nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu được lựa chọn là
nguồn nước ngầm ( nước giếng khoan, nước giếng đào ) ở thôn Thanh Xuyên xã Trung Thành - huyện Phổ Yên - Tỉnh Thái Nguyên
2.2. Địa điểm nghiên cứu
Nghiên cứu được tiến hành tại thôn Thanh Xuyên - xã Trung Thành
-Huyện Phổ Yên - Tỉnh Thái Nguyên. Chúng tôi đã chọn 10 địa điểm ở tại các
vị trí khác nhau để tiến hành lấy mẫu:

STT

Ký hiệu
mẫu

1

M1

2

3

4

5

6

M2

M3

M4

M5

M6

Địa điểm lấy mẫu

Ghi chú
( Loại giếng)

Nguyễn Thị Hương Trà - thôn
Thanh Xuyên- xã Trung Thành
- huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên

Giếng khoan

Đỗ Thị Xuyên- thôn Thanh
Xuyên - xã Trung Thành huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên

Giếng khoan

Đào Thị Nhậm- thôn Thanh

Xuyên - xã Trung Thành huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên

Giếng đào

Phạm Thị Nhài- thôn Thanh
Xuyên - xã Trung Thành huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên

Giếng khoan

Phạm Thị Lý- thôn Thanh
Xuyên - xã Trung Thành huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên

Giếng khoan

Đỗ Văn Cường- thôn Thanh
Xuyên - xã Trung Thành 15

Giếng khoan


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên
7

8

9

10

M7

M8

M9

M10

Vũ Văn Hưng- thôn Thanh
Xuyên - xã Trung Thành huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên

Giếng khoan

Nguyễn Thị Tính- thôn Thanh
Xuyên - xã Trung Thành huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên

Giếng đào

Nguyễn Thế Hùng- thôn Thanh
Xuyên - xã Trung Thành huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên

Giếng đào

Nguyễn Thị Hương- thôn
Thanh Xuyên - xã Trung Thành
- huyện Phổ Yên - tỉnh Thái
Nguyên

Giếng khoan

2.3. Thời gian lấy mẫu
Lấy mẫu được chia làm 2 đợt : Đợt 1: Ngày 18/3/2013
Đợt 2: Ngày 15/4/2013
2.4. Lấy mẫu nước ngầm , bảo quản mẫu
2.4.1 Lấy mẫu nước ngầm (Theo TCVN 5992 – 1995)
- Bơm mẫu để làm sạch đường ống trước khi lấy mẫu ít nhất 10 phút
- Tráng rửa dụng cụ chứa mẫu hay chai đựng mẫu ít nhất 3 lần bằng
chính dung dịch mẫu đang bơm (tráng cả nút chai)
- Đưa vòi lấy mẫu xuống gần đáy chai đựng mẫu (không để sát đáy chai)
và từ từ lấy mẫu. Vừa lấy mẫu vừa rút dần vòi lấy mẫu lên sao cho đến khi
nhấc vòi ra thì nước trong chai vẫn đày tràn.
2.4.2 Bảo quản mẫu ( Theo TCVN 5993 -1995)

16


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

Thông số nghiên cứu

Phương pháp bảo quản

Tổng hàm lượng sắt hòa tan

Axit hóa mẫu bằng HNO3 (pH<2)

Hàm lượng NO2-

Bảo quản lạnh từ 20c- 50c

Độ cứng tổng

Bảo quản lạnh từ 20c- 50c

Hàm lượng NH4+

Axit hóa mẫu bằng H2SO4 (pH<2)

2.5. Thiết bị và hóa chất
2.5.1. Thiết bị
- Máy đo nhanh đa chỉ tiêu model WQC-24/TOA
- Máy trắc quang
- Tủ lạnh
- Cốc thủy tinh
- Bình tam giác 100ml, 250ml
- Bình định mức 25ml, 100ml, 250ml
- Pipet các loại 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 25ml
- Các dụng cụ thông thường khác trong phòng thí nghiệm
2.5.2. Hóa chất
- EDTA – C10H14N2O2Na2

- Natri nitropruside

- Đệm amoni pH= 10–NH4Cl, NH3

- Natri citrat – C6H5O7Na3

- Chỉ thị ETOO

- Natri hidroxit – NaOH

- Natri sunfua – Na2S

- Natri hypoclorit – NaClO

- Axit sunfanilic C6H7NOS3

- 1,10-phenalthrolin - C12H8N2.H2O

- α - Naphthylamin

- Đệm axetat - CH3OONH4

- Natri axetat – CH3COONa

- Hydroxyl – amoniclorua

- Natri nitrit – NaNO2

- Muối Morh

- Phenol – C6H5OH

- Axit Sunfuric - H2SO4 98%
17


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

- Kali peroxodisunfat - K2S2O8

3. Các phương pháp xác định
3. Các phương pháp xác định
3.1.1 Xác định nhiệt độ, pH, DO, độ dẫn, độ đục
Xác định định bằng máy đo nhanh đa thông số TOA
3.1.2 Phương pháp xác định tổng độ cứng (TCVN 6226-1996)
a. Nguyên tắc
Chuẩn độ tạo phức ion Canxi và ion Magie với dung dich EDTA ở pH=10.
Dùng ETOO làm chất chỉ thị. Tại cuối điểm chuẩn độ dung dịch chuyển từ màu
hồng sang màu xanh
b. Các yếu tố ảnh hưởng
Các ion nhôm, chì, sắt, coban, đồng, mangan, thiếc, kẽm cản trở việc xác
định bởi chúng hoặc cùng bị chuẩn độ với canxi và magie hoặc chúng cản trở
sự chuyển màu của chỉ thị ở điểm cuối. Để loại bỏ sự cản trở của các ion này
thì cho thêm vài giọt dung dịch Na2S 10% và KCN 5% (Chú ý: Trước khi cho
các dung dịch này vào phải kiềm hóa mẫu)
Hóa chất
- EDTA 0,02N: Pha từ muối Na2EDTA (C10H14N2O2Na2.2H2O) đã được
sấy ở 80oC trong 2 giờ
- Đệm amoni có pH = 10: Pha từ NH 4Cl khan và dung dịch NH3 ( C% =
25%, d = 0,91g/ml)
- Chỉ thị ETOO: Trộn 0,05g ETOO vào 10g NaOH đã sấy khô rồi nghiền

mịn
18


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

- Dung dịch Na2S 10%
- Dung dịch KCN 5%
c. Cách tiến hành
- Hút chính xác 50ml dung dịch mẫu cho vào bình nón dung tích 250ml
- Thêm vào bình nón 4ml dung dịch đệm amoni, ½ hạt gạo chỉ thị
ETOO, 5 giọt dung dịch Na2S 10% và 5 giọt dung dịch KCN 5%. Dung dịch
phải có pH=10 ± 0,1 và phải có màu đỏ hoặc tím
- Chuẩn độ ngay bằng dung dịch EDTA 0,02N từ buret. Chuẩn độ nhanh
lúc đầu và chậm dần khi gần đến cuối. Tiếp tục thêm dung dịch EDTA khi màu
của dung dịch bắt đầu chuyển từ màu đỏ hoặc tím sang màu xanh. Điểm cuối
chuẩn độ là lúc ánh đỏ cuối cùng cũng biến mất. Sắc thái dung dịch không thay
đổi nếu thêm một giọt EDTA nữa.
- Ghi thể tích EDTA tiêu tốn
Lưu ý:
- Nếu thể tích EDTA tiêu tốn trong chuẩn độ nhỏ hơn 4,5ml thì cần tăng
thêm thể tích phần mẫu và tăng thể tích dung dịch đệm tương đương
- Nếu thể tích EDTA tiêu tốn trong chuẩn độ lớn hơn 20ml thì giảm thể
tích mẫu và thêm nước cho đủ 50ml
d. Tính kết quả
Độ cứng tổng (tính theo milimol Ca2++ Mg2+/l) được tính theo công thức:
CCa 2+ + Mg 2+ =

V1 × N
× 1000 (mmol Ca2+ + Mg2+/l)

2V

19


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

Độ cứng tổng (tính theo mgCaCO3/l) được tính theo công thức:
CCa 2+ Mg 2+ =

V1 × N
× 1000 × 100 (mg CaCO3/l)
2V

Trong đó:
V

thể tích mẫu đem chuẩn độ(ml)

V1

thể tích dung dịch EDTA tiêu tốn (ml)

N

nồng độ đương lượng của dung dịch EDTA (N)

3.3 Phương pháp xác định tổng hàm lượng sắt (TCVN 6177-1996)
a. Nguyên tắc
- Chuyển toàn bộ các dạng sắt về sắt tan (Fe2+ và Fe3+)

- Khử toàn bộ Fe2+ về Fe3+
- Trong môi trường axit (pH=2,5-9) Fe2+ tác dụng với thuốc thử 1,10
-phenalthrolin tạo thành phức màu da cam-đỏ, cường độ màu tỷ lệ thuận với
hàm lượng Fe2+ trong mẫu. Độ hấp thụ quang được đo ở bước sóng λ = 510nm .
b. Hóa chất, dụng cụ
 Hóa chất
- Dung dịch thuốc thử 1,10-phenalthrolin 0,1%: cân 0,1g 1,10phenalthrolin (C12H8N2.H2O) hòa tan trong 100ml (nếu khó tan thì đun nóng,
chú ý không đun sôi). Dung dịch này ổn định trong 1 tuần nếu được bảo quản
trong bóng tối
- Dung dịch đêm axetat CH3COONH4: hòa tan 40g CH3COONH4 và
50ml CH3COOH và pha loãng bằng nước tới 100ml
20


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

- Dung dịch hydroxyl- amoniclorua:hòa tan 10g hydroxyl – amoniclorua
(NH2OH.HCl) trong nước. Thêm nước đến 100ml. Dung dịch này ổn định trong
1 tuần nếu được bảo quản trong bình màu nâu
- Dung

dịch

Fe2+

chuẩn

gốc

200

mg/l:

hòa

tan

1,404g

Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O vào bình định mức 100ml, thêm 2ml H 2SO4 đặc rồi định
mức đến vạch
- Dung dịch Fe2+ chuẩn làm việc 5mg/l: pha loãng dung dịch chuẩn gốc
40 lần
- H2SO4 đặc
- K2S2O8 dung dịch 40g/l: hòa tan 40g K2S2O8 trong nước và pha loãng
tới 100ml. Dung dịch này ổn định trong vài tuần với điều kiện cất giữ trong
bình sẫm màu ở nhiệt độ phòng
 Dụng cụ
- Các dụng cụ thí nghiệm thông thường của phòng thí ngiệm
- Máy trắc quang
c. Cách tiến hành
Xây dựng đường chuẩn
- Chuẩn bị 6 bình định mức 25ml đánh số thứ tự từ 0-5
- Tiến hành xây dựng đường chuẩn

Dung dịch Fe2+ chuẩn

0

1

0

0,5

2
1

3
1,5

4
2

5
3

làm việc
H2O (ml)

10

10
21

10

10

10 10

Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

Dung dịch hydroxyl - 0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

1

amoniclorua (ml)
Dung dịch đệm axetat
(ml)
Thuốc

thử

1,10-

phenalthrolin
Định mức đến vạch, để yên sau 15 phút đem đo Abs ở bước sóng
510nm
CFe 2+ (mg / l )
Abs(λ = 510nm)

- Lập phương trình đường chuẩn Abs=aC + b
Phân tích mẫu môi trường
- Axit hóa mẫu ngay đến pH=1 sau khi lấy mẫu (dùng 1ml H 2SO4 đậm
đặc là đủ cho 100ml mẫu)
- Lấy 50ml mẫu đã axit hóa

- Thêm 5ml K2S2O8 và đun sôi nhẹ trong 40 phút, đảm bảo thể tích
không cạn quá 20ml. Làm nguội và chuyển vào bình định mức 100ml rồi thêm
nước tới vạch
- Hút 20ml dung dịch trên cho vào bình định mức 25ml, thêm 0,5ml
dung dịch hydroxyl - amoniclorua, 1ml dung dịch đêm axetat, 1ml dung dịch
thuốc thử 1,10-phenalthrolin 0,1%
- Để phát triển màu 15 phút rồi đem đo dộ hấp thụ quang
d. Tính kết quả

22


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

- Từ Abs của mẫu môi trường đo được tính Cđo
Cđo =

Abs − b
(mgFe / l )
a

Cmẫu = Cđo x f (mgFe/l)
Trong đó: f là hệ số pha loãng, f = thể tích bình định mức/thể tích mẫu
3.4 Phương pháp xác định hàm lượng NO2- (phương pháp Griss)
a. Nguyên tắc
Trong môi trường pH = 2-2,5, ion NO2- kết hợp với thuốc thử axit
sunfanilic tạo ra muối diazoni, sau đó muối diazoni này kết hợp với α Naphthylamin tạo phức naphthyl azo sunfanilic có màu hồng. Độ hấp thụ
quang của dung dịch được đo ở bước sóng 510nm.
b. Yếu tố cản trở
- Các ion Ca2+, Mg2+ : Dùng EDTA để che

- Độ đục: Nếu mẫu đục phải lọc mẫu trước khi phân tích. Có thể xử lý
bằng phèn nhôm hoặc dung dịch ZnSO4 10% và NaOH (100ml mẫu + 1ml
ZnSO4 10% + 0,5 NaOH 1N, khuấy đều rồi lọc lấy phần trong)
c. Dụng cụ,hóa chất
 Hóa chất
- Dung dịch axit sunfanilic (griess A): Hòa tan 0,6g axit sunfanilic trong
70ml nước cất nóng rồi để nguội, thêm 20ml HCl đặc rồi định mức bằng nước
cất đến 100ml
- Dung dịch α -Naphthylamin (griess B): Hòa tan 0,6g α -Naphthylamin
vào nước cất, thêm 1ml HCl đặc rồi định mức lên 100ml bằng nước cất
23


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

- Dung dịch EDTA: 0,5g/100ml nước cất
- Dung dịch CH3COONa: Hòa tan 27,2g CH3COONa.3H2O trong 100ml
nước cất
- Dung dịch NO2- gốc 100mg N/l: pha từ NaNO2 được sấy khô ở 105oC
trong ít nhất 2h
- Dung dịch NO2- 2mg N/l: Pha loãng dung dịch NO2- 100mg N/l ra 50
lần
 Dụng cụ
- Các dụng cụ thủy tinh thông thường ở phòng thí nghiệm
- Máy trắc quang
d. Cách tiến hành
Xây dựng đường chuẩn
- Chuẩn bị 6 bình định mức 25ml có đánh số từ 0-5
- Tiến hành xây dựng đường chuẩn theo thứ tự như bảng
0

1

2

3

4

5

0

0,25

0,5

0,75

1

1,25

Dung dịch EDTA (ml)

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Dung dịch Griess A

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Dung dịch Griess B (ml)

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Dung dịch CH3COONa

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Dung dịch NO2- 2mg
N/l (ml)

(ml)

(ml)
Định mức bằng nước đề ion đến 25ml, để tạo màu ổn định sau 10 phút rồi
24


Báo cáo đề tài nguyên cứu khoa học sinh viên - 2013

đem đo Abs ở 510nm
- Lập phương trình đường chuẩn Abs= aC + b (C là nồng độ NO 2- (mg
N/l) trong 20ml)
Phân tích mẫu môi trường
- Tiến hành các bước tương tự như đối với đường chuẩn, thay 20ml dung
dịch chuẩn bằng 20ml mẫu môi trường
- Đo Abs của mẫu môi trường
Nếu mẫu môi trường nằm ngoài khoảng của đường chuẩn phải pha loãng
mẫu môi trường
e. Tính kết quả
Từ Abs của mẫu môi trường đo được tính Cđo
Cđo =

Abs − b
(mgN / l )
a

Cmẫu = Cđo x f (mgN/l)
Trong đó:
Cđo chính là nồng độ NO2- trong mẫu môi trường
f là hệ số pha loãng, f = thể tích bình định mức/thể tích mẫu
3.5. Phương pháp xác định ion NH4+ (4500 NH3-F, SMWW,1995)
a. Nguyên tắc
Ion amoni phản ứng với hipoclorite và phenol tạo phức màu xanh đậm
trong môi trường kiềm, chất xúc tác là natri nitroprusside. Đo độ hấp thụ của
dung dịch ở bước sóng 640nm
25