Nghiên cứu khả năng xử lý nước giếng bằng phương pháp tự oxi hóa và hấp phụ trên một số vật liệu có sẵn tại xã la hiên huyện võ nhai tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN THỊ KHUYÊN
Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC GIẾNG BẰNG PHƢƠNG
PHÁP TỰ OXI HÓA VÀ HẤP PHỤ TRÊN MỘT SỐ VẬT LIỆU CÓ SẴN
TẠI XÃ LA HIÊN, HUYỆN VÕ NHAI, TỈNH THÁI NGUYÊN”

KHÓA LUẬN THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên nghành

: Khoa học môi trƣờng

Khoa

: Môi trƣờng

Khóa học

: 2011 – 2015

Thái Nguyên, 2015


i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN THỊ KHUYÊN
Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC GIẾNG BẰNG PHƢƠNG
PHÁP TỰ OXI HÓA VÀ HẤP PHỤ TRÊN MỘT SỐ VẬT LIỆU CÓ SẴN
TẠI XÃ LA HIÊN, HUYỆN VÕ NHAI, TỈNH THÁI NGUYÊN”

KHÓA LUẬN THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên nghành

: Khoa học môi trƣờng

Khoa

: Môi trƣờng

Lớp

: K43 – KHMT – N01

Khóa học

: 2011 – 2015

Giảng viên hƣớng dẫn : ThS. Hà Đình Nghiêm

THÁI NGUYÊN, 2015


i

LỜI CẢM ƠN
Thực tập tốt nghiệp là giai đoạn cuối cùng của quá trình đào tạo tại các
trường Đại học. Đây là thời gian giúp cho mỗi sinh viên làm quen với công tác
nghiên cứu khoa học, củng cố những kiến thức lý thuyết và vận dụng những kiến
thức đó vào thực tế. Thực tập tốt nghiệp là kết quả của quá trình tiếp thu kiến
thức thực tế, qua đó giúp cho sinh viên tích lũy kinh nghiệm để phục vụ cho quá
trình công tác sau này.
Để đạt được mục tiêu trên, được sự nhất trí của khoa Môi Trường trường
Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, em đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu
khả năng xử lý nƣớc giếng bằng phƣơng pháp tự oxi hóa và hấp phụ trên một
số vật liệu có sẵn tại xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên”.
Đề hoàn thành đề tài này em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các
thầy, cô giáo trong khoa Môi trường, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn: Th.S Hà
Đình Nghiêm đã tạo điều kiện cho em trong quá trình thực hiện khóa luận. Em
xin được bày tỏ lòng biết ơn tới tất cả sự giúp đỡ quý báu đó.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức bản thân còn hạn chế. Vì
vậy không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ bảo của các
thầy, cô và các bạn để khóa luận được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên, ngày

tháng 01 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Thị Khuyên


ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BTNMT

: Bộ Tài nguyên và Môi trường

BYT

: Bộ Y Tế

EC

: Độ dẫn điện

NDĐ

: Nước dưới đất

NXB

: Nhà xuất bản

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TDS

: Tổng chất rắn hòa tan

TNN

: Tài nguyên nước

UBND

: Uỷ ban nhân dân

UNICEF

: Liên Hợp Quốc qua Qũy Nhi đồng Thế giới

VH-TT-DL

: Văn hóa- Thể thao- Du lịch

VSATTP

: Vệ sinh an toàn thực phẩm

VSMT

: Vệ sinh môi trường

YHLĐ

: Y học lao động


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Ảnh hưởng của kim loại nặng trong nước ngầm đối với sức khỏe
con người .................................................................................. 10
Bảng 2.2: Một số quá trình cơ bản trong xử lý nước ngầm ..................................11
Bảng 4.1: Diện tích đất xã La Hiên phân bố theo độ cao .....................................24
Bảng 4.2: Một số thành phần vật lý có mặt trong nguồn nước giếng khoan xã La
Hiên .....................................................................................................28
Bảng 4.3: Một số thành phần hóa học có trong nước giếng khoan xã La Hiên ...29
Bảng 4.4: Kết quả xử lý màu sắc, mùi vị trong nước giếng khoan của các công thức .........30
Bảng 4.5: Kết quả xử lý EC và pH trong nước giếng khoan của các công
thức xử lý .................................................................................. 31
Bảng 4.6: Kết quả xử lý TDS trong nước giếng khoan của các công thức ..........32
Bảng 4.7: Kết quả xử lý Sắt tổng trong nước giếng khoan của các công thức ....33
Bảng 4.8: Kết quả xử lý Mangan tổng trong nước giếng khoan của các công thức.......... 35
Bảng 4.9: Kết quả xử lý Kẽm tổng trong nước giếng khoan của các công thức ..36
Bảng 4.10: Kết quả xử lý Độ cứng trong nước giếng khoan của các công thức ..37

Bảng 4.11: Kết quả phân tích nước giếng qua bể oxy hóa và hấp phụ với lưu
lượng là 0,005 lít/giây .........................................................................39
Bảng 4.12: Kết quả phân tích nước giếng qua bể oxy hóa và hấp phụ với lưu
lượng là 0,016 (l/s) ..............................................................................40
Bảng 4.13: Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý sau xử lý ở các mức lưu
lượng khác nhau ..................................................................................41


iv

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Quá trình tạo ra độ cứng của nước ngầm ...............................................9
Hình 2.2: Mô hình đơn giản xử lý nước ngầm .....................................................12
Hình 2.3: Các sơ đồ xử lý nước ngầm có làm thoáng và lọc ................................13
Hình 2.4: Mô hình sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước ngầm có chứa sắt và
các kim loại khác .................................................................................14
Hình 2.5: Sơ đồ cấp nước trực tiếp sau khi khử trùng ..........................................14
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống xử lý nước giếng khoan sử dụng kết hợp hai phương
pháp là phương pháp tự oxi hóa và hấp phụ .......................................16


v

MỤC LỤC
PHẦN 1. MỞ ĐẦU................................................................................................ 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ...............................................................................1
1.2. Mục đích của đề tài ......................................................................................2
1.3. Yêu cầu của đề tài ........................................................................................2
1.4. Ý nghĩa của đề tài .........................................................................................2
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ............................. 2

1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất .................................................. 2
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................... 3
2.1. Một số khái niệm cơ bản ..............................................................................3
2.2. Tổng quan về nước ngầm .............................................................................3
2.2.1.Sự hình thành và trữ lượng nước ngầm ......................................... 3
2.2.2. Hiện trạng nước ngầm ở Việt Nam .............................................. 4
2.2.3. Thành phần tính chất của nước ngầm ........................................... 5
2.2.4. Chất lượng nước ngầm và nguồn gốc phát sinh các chất gây ô
nhiễm nước ngầm.................................................................................. 8
2.2.5. Các phương pháp xử lý nước ngầm ............................................ 11
2.3. Tổng quan về mô hình xử lý nước giếng được sử dụng trong đề tài .........14
2.3.1. Khái niệm ................................................................................. 14
2.3.2. Cấu tạo của mô hình .................................................................. 15
2.3.3. Các vật liệu sử dụng trong mô hình ........................................... 17
PHẦN 3. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..............................................................20
3.3.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................ 20
3.3.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................... 20
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành .................................................................20
3.3. Nội dung nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi ............................................20
3.3.1. Điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu ........... 20
3.3.2. Đặc trưng của nguồn nước tại xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh
Thái Nguyên ....................................................................................... 20
3.3.3. Xác định công thức tối ưu trong xử lý nước giếng...................... 20


vi

3.3.4. Xác định lưu lượng dòng chảy tối ưu trong xử lý nước giếng ..... 20
3.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................20

3.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp ............................ 20
3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp .......................................... 20
3.4.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm ................................................... 20
3.4.4. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu ..................................... 23
3.4.5. Phương pháp phân tích mẫu ....................................................... 23
3.4.6. Phương pháp phân tích, xử lý số liệu ......................................... 23
PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 24
4.1. Điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội ..........................................................24
4.1.1. Điều kiện tự nhiên ..................................................................... 24
4.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ......................................................... 26
4.2. Đặc trưng của nguồn nước giếng khoan tại xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh
Thái Nguyên .......................................................................................................28
4.3. Nghiên cứu khả năng xử lý nước giếng bằng hai phương pháp là tự oxy
hóa và hấp phụ ...................................................................................................29
4.3.1. Xác định công thức xử lý tối ưu trong xử lý nước giếng ............. 29
4.3.2. Xác định lưu lượng dòng chảy tối ưu trong xử lý nước giếng ..... 38
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................ 43
5.1. Kết luận ......................................................................................................43
5.2. Kiến nghị ....................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 44


1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Nước là mạch sống của sinh quyển. Là một nguồn tài nguyên quan trọng và
vô cùng quý giá của con người. Mọi hoạt động sống của con người và sinh vật
đều phụ thuộc vào nước. Nước tồn tại ở nhiều dạng: nước bề mặt, nước dưới đất,
nước biển và nước đóng băng. Nước chiếm 70% thể tích Trái Đất, trong đó 97%

là nước muối, chỉ 3% còn lại là nước ngọt nhưng gần hơn 2/3 lượng nước này tồn
tại ở các sông băng và các mũ băng ở các cực. Phần còn lại không đóng băng
được tìm thấy chủ yếu ở dạng nước ngầm, và chỉ một tỷ lệ nhỏ tồn tại trên mặt
đất và trong không khí. Nước ngọt là nguồn tài nguyên tái tạo, tuy vậy mà việc
cung cấp nước ngọt và sạch trên thế giới đang từng bước giảm đi. Nhu cầu nước
đã vượt cung ở một vài nơi trên thế giới, trong khi dân số vẫn đang tiếp tục tăng
làm cho nhu cầu nước càng tăng. Theo báo cáo của Tổng cục môi trường, hiện
nay có khoảng 13 triệu người (chiếm khoảng 16,5% dân số) khai thác và sử dụng
nguồn nước này. Trong bối cảnh thế giới hiện nay bảo vệ nguồn nước là nhiệm
vụ được quan tâm hàng đầu. Thế giới đang phải đối mặt với vấn đề thiếu nước
sạch và điều kiện vệ sinh không phù hợp.
Nước ta có nguồn nước ngầm rất phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất
lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạo
thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nước mặt,
nước mưa…. Nước ngầm tồn tại ở nhiều nơi, có thể cách mặt đất vài mét, vài
chục mét, thậm chí vài trăm mét. Nước ngầm có chất lượng tốt hơn nước mặt,
trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng và có hàm
lượng các vi sinh vật vi trùng gây bệnh rất thấp. Ngày nay,nước mặt thường bị ô
nhiễm và lưu lượng biến động theo mùa nên nguồn nước ngầm cũng bị ô nhiễm
theo do sự thẩm thấu nước qua đất. Nguồn nước ngầm bị ô nhiễm bởi sắt, asen,
canxi, magie, kẽm, mangan, amoni, nitrat,…đặc biệt là vùng đất thủy thành, nồng
độ các chất trên rất cao. Nguồn nước bị ô nhiễm có tác hại nghiêm trọng tới sức
khỏe con người, tác hại của nó tỉ lệ với lượng người mắc các bệnh cấp và mãn
tính như tiêu chảy, bệnh thận, tim mạch, ung thư da,…
Xã La Hiên là một xã thuộc vùng thấp của huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên.
La Hiên có tài nguyên Photpho với trữ lượng 600 nghìn tấn. Hơn nữa trên địa bàn xã
còn có nhà máy xi măng La Hiên, nhà máy xi măng Quang Sơn và mỏ đá Hiên Bình.
Nguồn nước nơi đây ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi các hoạt động kinh tế trên.

2
Phương pháp tự oxi hóa là phương pháp sử dụng nguồn oxi tự nhiên có
trong nước hoặc đưa oxi từ ngoài vào nhằm oxi hóa các độc chất, chuyển chúng
về dạng ít độc hơn đối với con người. Phương pháp này đơn giản, hiệu quả và xử
lý được nhiều độc chất. Sử dụng phương pháp này kết hợp với những vật liệu hấp
phụ sẽ mang lại hiệu quả cao cho chất lượng nước sau xử lý.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế, được sự đồng ý của Ban giám hiệu nhà
trường, Ban chủ nhiệm khoa Môi Trường, trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên,dưới sự hướng dẫn của thầy giáo ThS. Hà Đình Nghiêm, tôi tiến hành
thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu khả năng xử lý nước giếng bằng phương pháp tự
oxi hóa và hấp phụ trên một số vật liệu có sẵn tại xã La Hiên- huyện Võ NhaiTỉnh Thái Nguyên” nhằm tìm kiếm công nghệ phù hợp trong xử lý nước giếng.
1.2. Mục đích của đề tài
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước giếng khi kết hợp cả hai phương pháp trên.
- Lựa chọn vật liệu oxi hóa và vật liệu hấp phụ thích hợp để sử dụng trong mô hình.
- Nâng cao hiệu quả xử lý nước giếng bằng công nghệ rẻ tiền, phù hợp với
điều kiện Việt Nam.
- Nước giếng khoan sau xử lý đạt QCVN 01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ
thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.
1.3. Yêu cầu của đề tài
- Tìm hiểu về điều kiện thời tiết khí hậu vùng nghiên cứu.
- Tìm hiểu về hiện trạng sử dụng nước giếng trên địa bàn.
- Nghiên cứu đặc trưng của nguồn nước tại vùng nghiên cứu.
- Xây dựng mô hình xử lý nước giếng bằng phương pháp tự oxi hóa và hấp
phụ và xác định hiệu quả xử lý nước giếng của mô hình trên.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Vận dụng và phát huy những kiến thức đã học tập vào nghiên cứu.
- Nâng cao kiến thức, kĩ năng và rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ
cho công tác nghiên cứu sau này.
- Nâng cao khả năng tự học tập, nghiên cứu và tìm tài liệu.

- Bổ sung tư liệu cho học tập.
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất
- Lựa chọn được các công thức vật liệu lọc có sẵn tại địa phương rẻ tiền, dễ
kiếm để sử dụng công nghệ xử lý nước sinh hoạt.
- Xử lý được các chất độc có trong nước giếng, bảo vệ sức khỏe con người.


3
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Một số khái niệm cơ bản
* Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước Cộng
hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 23 tháng 06 năm 2014, có hiệu
lực từ ngày 01 tháng 01 năm 2015, định nghĩa như sau: “Môi trường là hệ thống
các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát
triển của con người và sinh vật”.
* Ô nhiễm môi trường: Theo Khoản 8 Điều 3 Luật Bảo vệ môi trường Việt
Nam 2014: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường
không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường, gây
ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật”.
* Ô nhiễm môi trường nước: Là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước
có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật. Nước trong tự nhiên tồn
tại dưới nhiều hình thức khác nhau: Nước ngầm, nước ở các sông hồ, tồn tại ở
thể hơi trong không khí,... Nước bị ô nhiễm nghĩa là thành phần của nó tồn tại
các chất khác, mà các chất này có thể gây hại cho con người và cuộc sống
các sinh vật trong tự nhiên. Nước ô nhiễm thường là khó khắc phục mà phải
phòng tránh từ đầu.
* Nước ngầm: “Nước ngầm là các dạng nước trong các lớp đất bên trên
của quyển đá, nó là nước ngầm của vỏ trái đất hay còn gọi là nước trọng lực“ [8].
* Tiêu chuẩn môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội

nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 23 tháng 06 năm 2014,
định nghĩa như sau: “Là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường
xung quanh, hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và
quản lý được các cơ quan nhà nước và các tổ chức công bố dưới dạng văn bản tự
nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường ”.
2.2. Tổng quan về nƣớc ngầm
2.2.1.Sự hình thành và trữ lượng nước ngầm
- Nước ngầm được hình thành do nước trên bề mặt ngấm xuống, không thể
ngấm qua tầng đá mẹ nên trên nó nước sẽ tập trung trên bề mặt, tùy từng kiến tạo địa
chất mà nó hình thành nên các hình dạng khác nhau, nước tập trung nhiều sẽ bắt đầu
di chuyển và liên kết với các khoang, túi nước khác, dần dần hình thành mạch ngước
ngầm lớn nhỏ, tuy nhiên việc hình thành nước ngầm phụ thược vào lượng nước
ngấm xuống và phụ thuộc vào lượng mưa và khả năng trữ nước của đất.


4
- Về trữ lượng nước ngầm, ở độ sâu 1000 m có khoảng 4 triệu km3 nước,
còn ở độ sâu 1.000 đến 6.000 m có khoảng 5 triệu km3 nước. Nhìn chung nước
ngầm là nguồn cung cấp nước quan trọng cho con người và cây trồng. Khi sử
dụng nước ngầm cần quan tâm đến độ khoáng hóa, nếu < 1 g/l là dùng cho sinh
hoạt và tưới tốt [8].
2.2.2. Hiện trạng nước ngầm ở Việt Nam
Tại Việt Nam, nguồn nước ngầm chiếm 35-50% tổng lượng nước cấp sinh
hoạt cho các đô thị trên toàn quốc, nhưng ở nhiều nơi mức tiêu thụ nước ngầm
lên đến 100% như ở thủ đô Hà Nội. Tuy nhiên đang suy giảm trữ lượng đồng
thời bị ô nhiễm nghiêm trọng.
Từ năm 1982, Liên Hiệp Quốc qua Quỹ Nhi đồng thế giới (UNICEF) đã tài
trợ cho việc đào giếng ở Việt Nam, và tính đến hôm nay đã thực hiện trên
400.000 giếng cho toàn quốc.
Theo báo cáo của Tổng cục Môi trường (Bộ Tài nguyên Môi trường),

nguồn nước dưới đất của Việt Nam khá phong phú nhờ mưa nhiều. Hiện tổng trữ
lượng khai thác nước dưới đất trên toàn quốc đạt gần 20 triệu m3, tổng công suất
của hơn 300 nhà máy khai thác nguồn nước này vào khoảng 1,47 triệu m3/ngày.
Nhưng trên thực tế các nhà máy chỉ khai thác được 60-70% so với công suất thiết
kế. Vấn đề đáng báo động là nguồn nước dưới đất của Việt Nam đang đối mặt với
dấu hiệu ô nhiễm coliform vượt quy chuẩn cho phép từ hàng trăm đến hàng nghìn
lần. Tình trạng ô nhiễm phốtphát (P-PO4) cũng có xu hướng tăng theo thời gian.
Tại Hà Nội, số giếng khoan có hàm lượng P-PO4 cao hơn mức cho phép
(0,4mg/l) chiếm tới 71%. Còn tại khu vực Hà Giang - Tuyên Quang, hàm lượng
sắt ở một số nơi cao vượt mức cho phép trên 1mg/l, có nơi trên 15-20mg/l, tập
trung chủ yếu quanh các mỏ khai thác sunphua.
Ngoài ra, việc khai thác nước quá mức ở tầng holocen cũng làm cho hàm
lượng asen trong nước dưới đất tăng lên rõ rệt, vượt mức giới hạn cho phép
10mg/l. Đặc biệt, vùng ô nhiễm asen phân bố gần như trùng với diện tích phân
bố của vùng có hàm lượng amoni cao, tập trung chủ yếu ở khu vực Đồng bằng
Bắc Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long.
Kết quả quan trắc của Trung tâm Quan trắc và Dự báo tài nguyên nước (Bộ
Tài nguyên Môi trường) cũng cho thấy mực nước ngầm đang sụt giảm mạnh,
chất lượng nước ở nhiều nơi không đạt tiêu chuẩn. Ở đồng bằng Bắc bộ, mực
nước ngầm hạ sâu, đặc biệt ở khu vực Mai Dịch (Cầu Giấy, Hà Nội)


5
Phó Tổng Cục trưởng Tổng cục Môi trường Lê Kế Sơn cho rằng, việc kiểm
soát ô nhiễm nguồn nước ngày càng khó khăn khi nhà máy vẫn mọc lên với mật
độ dày đặc, trong khi việc xử lý nguồn nước thải hầu như không được chú trọng
(Lý Thanh Hương, 2013) [15].
* Tại Thái Nguyên: Thái Nguyên là một tỉnh có nguồn nước rất phong phú
bao gồm nước mặt và nước ngầm. Nước tự nhiên có chất lượng khá tốt, trữ lượng
nước hàng năm ở Thái Nguyên khoảng 6,4 tỷm3/năm, trong đó sử dụng cho nông

nghiệp là 0,8 - 1 tỷ m3/năm chiếm 15.6%, dùng trong công nghiệp là 350 - 500
triệu m3/năm chiếm 7,8%, sử dụng cho sinh hoạt là 50 - 70 triệu m3/năm chiếm 1%.
Như vậy nhu cầu sử dụng nước trong tỉnh hàng năm chỉ chiếm 24,5% tổng
lượng nước tự nhiên, trong khi đó khả năng cung cấp nước còn rất lớn.
Nguồn nước mặt ở Thái Nguyên có hai lưu vực sông lớn là sông Cầu và
sông Công. Sông Cầu và các sông khác trong lưu vực đóng vai trò quan trọng
trong hệ thống thủy văn của Tỉnh.
Nước ngầm của tỉnh Thái Nguyên có 12 phức hệ, chứa 1,5 đến 2 tỷ m3.
Nguồn nước cấp chủ yếu cho thành phố Thái Nguyên là nước ngầm mạch sâu
dọc sông Cầu (Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên) và cho thị xã Sông
Công (Nhà máy nước Sông Công). Tuy nhiên một phần dân cư trong tỉnh vẫn
dùng nước giếng khoan hay giếng đào để sinh hoạt và ăn uống. Đã có nhiều dự
án khảo sát nước ngầm ở một vài địa điểm cho thấy mức độ ô nhiễm nước ngầm
chưa cao. Nhưng do quản lý và vận hành các giếng này không đúng yêu cầu kỹ
thuật hoặc bằng nhiêu nguyên nhân khác nhau trong nước ngầm đã có sự xuất
hiện vi khuẩn E.Coli. Mức độ này không quá lớn, nhưng để sử dụng cho ăn uống
thì ngoài việc phải xử lý tách cặn, khử sắt….cần thiết phải khử trùng nước
(Nguyễn Thị Hồng, 2006) [4].
2.2.3. Thành phần tính chất của nước ngầm
2.3.3.1.Thành phần hoá học
Khác với nước mặt, do tiếp xúc trực tiếp với đất đá, nước dưới đất là một
dung dịch hoá học phức tạp, nó chứa hầu hết các nguyên tố trong vỏ quả đất. Tuy
nhiên các nguyên tố và ion đóng vai trò chủ yếu thì không nhiều, chỉ khoảng 10
loại là: Cl-, HCO3-, SO42-, CO32-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, H+. Ion Cl- thường
nằm dưới dạng hợp chất NaCl do các muối bị hoà tan hay do nước mặn bị chôn
vùi trong các đá trần tích biến đi lên, pha trộn vào. Sự có mặt của Cl- trong nước
làm cho nước có vị chát (mặn).


6

Ion HCO3- chủ yếu gặp trong nước nhạt, thường là do hoà tan các đá
cacbonat. Nó thường cân bằng với hàm lượng CO32- và CO2 tự do theo một tỷ lệ
và luôn dịch chuyển cho nhau theo phương trình:
2HCO3- + CO32-

CO2 + H 2

Ion SO42- trong nước dưới đất thường ở dạng hợp chất H2SO4 hay CaSO4, sinh ra
do hoà tan đá chứa sunfat. Nước chứa nhiều SO42- cũng sẽ có vị chát.
Các Ion kim loại kiềm như: Na+, K+ ... thường đi kèm với Cl-, ở những
vùng nước nằm gần mặt đất, vùng dân cư đông đúc mà làm lượng Na+, K+ tăng
cao thì đây có thể là dấu hiệu nước dưới đất đã bị ô nhiễm.
Các ion kim loại kiềm thổ rất phổ biến trong nước dưới đất là Ca2+, Mg2+.
Khi nước có độ khoáng hoá cao thì chủ yếu là Mg2+. Nguồn gốc của nó là do sự
hoà tan các đá giàu khoáng vật canxit và đôlômit.
Ca2+ + 2HCO3- + MgCO3

CaCO3 (canxit) + CO2 +H2O
CaCO3 (đôlômit)+CO2 + H2O

Mg2+ + 2HCO3-

Các Ion Ca2+ và Mg2+ trong nước làm cho nước có tính cứng, gây ra sự tích
đọng cặn cacbonat trong nồi hơi, ấm đun nước. Tổng lượng Ca2+ và Mg2+ có
trong nước gọi là tổng độ cứng, phần Ca2+ và Mg2+ bị kết tủa khi đun sôi nước
gọi là độ cứng tạm thời.
Ca2+(Mg2+) + CO32-

Ca(Mg)CO3

Phần Ca2+ và Mg2+ không bị kết tủa khi đun sôi gọi là độ cứng vĩnh viễn. Dựa
vào độ cứng có thể chia nước dưới đất thành 05 loại như sau:
- Độ cứng <1,5 mg đương lượng

: Nước rất mềm

- Độ cứng nằm trong khoảng 1,5 – 3 mg đương lượng

: Nước mềm

- Độ cứng nằm trong khoảng 3 – 6 mg đương lượng

: Nước hơi mềm

- Độ cứng nằm trong khoảng 6- 9 mg đương lượng

: Nước cứng

- Độ cứng > 9 mg đương lượng

: Nước rất cứng

1mg đương lượng (1mgđl) tương đương với 20,04mg/l Ca2+ hay 12,16mg/l Mg2+.
Ion H+ có trong nước dưới đất là 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:
- pH < 5

: Nước có tính axit mạnh

- pH = 5 – 7

: Nước có tính axit

- pH = 7

: Nước trung tính

- pH = 7 – 9

: Nước có tính kiềm

- pH > 9

: Nước có tính kiềm mạnh


7
Đại bộ phận nước dưới đất có tính kiềm yếu và trung tính. Nước trong vùng
có các mỏ khoáng sản kim loại, mỏ than thường có tính axit.
Ngoài các Ion trong nước, về thành phần hoá học của nước còn có các muối
hoà tan. Tổng lượng muối tan trong nước gọi là tổng độ khoáng hoá [M(g/l)].
Tổng độ khoáng hoá được xác định bằng cách chưng khô nước ở nhiệt độ 105110 oC. Dựa vào tổng độ khoáng hoá người ta chia nước dưới đất làm 04 loại:
- Nước nhạt khi

:

M < 1.

- Nước khoáng hoá thấp

:

M = 1 - 10.

- Nước khoáng hoá cao

:

M = 10 - 50.

- Nước muối

:

M > 50.

2.3.3.2. Tính chất vật lý của nước dưới đất
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 dẫn điện, tính phóng xạ, ...
- Độ trong suốt: Độ trong của nước phụ thuộc vào lượng khoáng bị hoà tan,
các hợp chất cơ học, chất hữu cơ và chất keo tụ trong nước. Nước nguyên chất
thì trong suốt (thường gọi là không màu).
- Màu: Màu của nước phụ thuộc vào thành phần hoá học và tạp chất có
trong nước. Phần lớn nước không màu. Nước cứng có màu xanh nhạt, nước chứa
Fe và H2S có màu lục nhạt; nước chứa 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 không có mùi, khi chứa H2S 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 magie hay axitcacbonic thì nước
có vị ngọt dễ chịu. Sunfatnatri và magie 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 khoáng hoá 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 [3].
2.3.3.3. Các chất khí hòa tan trong nước ngầm
1. Khí O2 hòa tan trong nước ngầm
Dựa vào nồng độ của oxi hòa tan trong nước ngầm có thể chia nước ngầm
thành 2 nhóm:


8
- Nước yếm khí: Trong quá trình lọc qua các tầng đất đá, oxi trong nước bị
tiêu thụ, khi lượng oxi bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ được
tạo thành. Hơn nữa, cũng xảy ra các quá trình khử sau:
NO3-

NH4+; SO42-

H2S; CO2

CH4......

- Nước dư lượng oxi hòa tan: Trong nước có oxi sẽ không có các chất khử như
NH4+, H2S, CH4.... thường khi trong nước có dư lượng O2 sẽ có chất lượng tốt.
2. Khí hydro sunfua hòa tan trong nước ngầm
Khí hydro sunfua được tạo ra trong điều kiện yếm khí từ các ion sunfua với

sự có mặt của vi khuẩn:
2SO42- + 14H+ + 8e-

vi khuẩn

2H2S + 2H2O + 6OH-

3. Khí metan CH4 và khí cacbonic CO2
Metan và khí cacbonic được tạo thành trong điều kiện yếm khí từ các hợp
chất humic với sự tham gia của vi khuẩn:
4C10H18O10 + 2H2O

21CO2 + 19CH4

(Nguyễn Thị Thu Thủy, 2006) [11]
2.2.4. Chất lượng nước ngầm và nguồn gốc phát sinh các chất gây ô nhiễm
nước ngầm
Không giống như nước bề mặt, nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng yếu tố
tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước
bề mặt. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt cặn lơ lửng,
các chỉ tiêu vi sinh trong nước ngầm cũng tốt hơn các chỉ tiêu vi sinh trong nước
bề mặt. Trong nước ngầm không chứa rong tảo, là thứ dễ gây ô nhiễm nguồn
nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hòa tan do ảnh
hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết nắng mưa, các quá trình phong hóa và sinh
hóa trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hóa tốt, có nhiều chất thải bẩn
và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hòa
tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa thấm vào nguồn nước.
Mặc dù vậy, nước ngầm cũng có thể nhiễm bẩn do tác động của con người.
Các chất thải của người và động vật, các chất thải hóa học, các chất thải sinh hoạt
cũng như việc sử dụng phân bón hóa học.... Tất cả những chất thải đó theo thời

gian ngấm dần vào nguồn nước, tích tụ dần và dẫn đến làm hư hỏng nguồn nước
ngầm. Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm
bởi các chất hữu cơ khó phân hủy, các vi khuẩn gây bệnh và nhất là các hóa chất
độc hại như các kim loại nặng và không loại trừ cả các chất phóng xạ.


9

mưa xuống

mặt đất

chất hữu cơ + các loài vi sinh
CO2 + H2O

CO2

Lớp trên của đất

H2CO3
mặt đất

Quá trình ngấm xuống của các axit yếu

CaCO3

+ H2CO3

Đất

Ca(HCO3)2

Đá vôi

Nước ngầm với lượng canxi cao

Hình 2.1: Quá trình tạo ra độ cứng của nước ngầm
Do các tác động của nước mưa và khí CO2 sinh thành trong các quá trình
trao đổi chất và quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, hàm lượng axit H2CO3
trong đất tăng lên do phản ứng:
CO2 + H2O

H2CO3

Lượng axit này sẽ phản ứng với các khoáng đá vôi có trong khu vực theo phản ứng:
CaCO3 + H2CO3

Ca(HCO3)2

Sản phẩm của quá trình này dễ hòa tan và dẫn đến làm tăng hàm lượng các ion
Ca2+ trong nước, tức là làm tăng độ cứng của nước (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2006) [11].
* Ảnh hƣởng của nƣớc ngầm đến sinh hoạt và sức khỏe con ngƣời
Trong nước ngầm có chứa các yếu tố độc hại, nếu không được xử lý, các
chất độc sẽ tác động trực tiếp đến các nguồn nước mà nó tiếp xúc, gây độc môi
trường sinh sống của động thủy sinh và thực vật, gây độc trực tiếp lên cơ thể sinh
vật và thông qua nước sinh hoạt, thực phẩm gây tác động xấu đến con người.
- Tác động đối với con người: Nước bị ô nhiễm bởi kim loại nặng có tác
động tiêu cực tới sức khỏe của con người qua bảng sau:

10
Bảng 2.1: Ảnh hƣởng của kim loại nặng trong nƣớc ngầm đối với sức
khỏe con ngƣời
Tên kim

Mức độ

loại nặng

gây hại

Asen (III)
Arsenate

XXXXX
–

asen (V)

X

Biểu hiện và hậu quả
Nguy hại cho da, hệ thống tim mạch và thậm
chí gây ung thư sau 3 – 5 năm.
-Trẻ em: chậm phát triển về thể chất, trí tuệ và

Chì – Pb

X

tinh thần.
-Người lớn: gây hại thận, tim mahcj và nội
tạng.
-Ngắn hạn: gây tiêu chảy, tổn thương gan.

Cadium – Cd

XXX

Nicken – Ni

XX

Selenium – Se

XX

Antiony – Sb

XX

Bari – Ba

XX

Tăng huyết áp

Syanua

XX

Nguy hại về hệ thần kinh

Crom – Cr

XX

Gây dị ứng mẩu ngứa

-Lâu dài: gây bệnh thận, và ti mạch, nội tạng.
Dài hạn: giảm cân, hại tim, phổi gan.
Rụng tóc, móng ngón tay, ngón chân và vấn đề
tim mạch
Tăng Cholesterol trong máu và giảm đường
huyết

Chuyển màu nước từ nâu đen, gây cặn đen và

Mangan – Mn

X

Sắt – Fe

X

Màu cam đỏ trong nước có váng sắt, vị tanh.

Flo – F

X

Gây xỉn răng, ố vàng

Đồng – Cu

X

Vị tanh, vàng màu xanh

X

Gây xỉn da, chấm nâu trong lòng trắng mắt

Nhô – Al

X

Nước đổi màu, vị tanh

Kẽm – Zn

X

Vị tanh

Thủy ngân –
Hg

vị tanh.

(Nguồn: Đại học công nghiệp TP.Hồ Chí Minh,2010) [6]
Sinh vật có mặt trong môi trường nước ở nhiều dạng khác nhau. Bên cạnh
các sinh vật có ích có nhiều nhóm vi sinh vật gây bệnh hoặc truyền bệnh cho
người và sinh vật. Đáng chú ý nhất là các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn và ký sinh


11
trùng gây bệnh như các loại ký sinh trùng gây bệnh tả, lỵ, thương hàn, sốt rét,
siêu vi khuẩn viêm gan B, siêu vi khuẩn viêm não Nhật Bản, trứng giun,...
- Đối với môi trường: Các kim loại nặng có trong nước ngầm sẽ làm cho
nguồn tài nguyên nước ngầm bị suy thái, gây độc môi trường sinh sống của động
vật thủy sinh và thực vật, ảnh hưởng trực tiếp lên cơ thể sinh vật.
2.2.5. Các phương pháp xử lý nước ngầm
Xử lý nước ngầm là loại bỏ các tạp chất gây ô nhiễm ra khỏi nước ngầm.
Khi đạt được các chỉ tiêu, yêu cầu thì có thể sử dụng an toàn được. Để đạt được
mục đích trên người ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để chọn
phương án xử lý thích hợp. Việc phân loại các phương pháp xử lý nước chủ yếu
dựa vào bản chất của phương pháp đó. Người ta phân loại thành các phương
pháp sau:
- Các phương pháp vật lý: làm thoáng, lắng, lọc,....
- Các phương pháp hóa học: phương pháp oxi hóa (phương pháp làm
thoáng), phương pháp chưng cất bằng năng lượng mặt trời...
- Các phương pháp hóa lý: kết tủa và lọc, trao đổi ion,phương pháp hấp phụ,
làm mềm bằng vôi, clo hóa sơ bộ, quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn,...
- Các phương pháp màng như: vi lọc (MF), siêu lọc (UF), lọc nano (NF),
thẩm thấu ngược (RO), điện thẩm tách (ED)...
- Phương pháp sinh học: sử dụng các loài thực vật, màng lọc sinh học...
Bảng 2.2: Một số quá trình cơ bản trong xử lý nƣớc ngầm
Mục đích

Qúa trình xử lý

Lấy oxy từ không khí để oxy hóa Sắt và Mangan hóa trị II
hòa tan trong nước.
Khử khí CO2 nâng cao pH của nước để đẩy nhanh quá trình
Làm thoáng

oxy hóa thủy phân sắt và mangan trong dây chuyền công
nghệ khử Sắt và Mangan.
Làm giàu oxy để tăng thế oxy hóa khử của nước, khử các
chất bẩn dạng khí hòa tan vào nước.
Oxy hóa Sắt và Mangan hòa tan ở dạng phức chất hữu cơ.
Loại trừ rông, rêu, tảo phát triển trên thành các bể trộn, tạo

Clo hóa sơ bộ

bông cặn và bể lắng lọc.
Trung hòa lượng amoniac dư, diệt tất cả các vi khuẩn tiết ra
chất nhầy trên bề mặt các lớp lọc.


12
Qúa trình xử lý

Mục đích

Quá trình khuấy

Phân tán nhanh, đều phèn và các hóa chất khác vào nước cần

trộn hóa chất

xử lý.

Quá trình keo tụ

Tạo điều kiện và thực hiện quá trình kết dính các hạt cặn, keo

và phản ứng tạo

phân tán thành bông cặn có khả năng lắng và lọc với tốc độ

bông cặn

kinh tế cho phép.
Loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn và bông cặn có khả năng
lắng với tốc độ kinh tế cho phép, làm giảm lượng vi trùng và

Quá trình lắng

vi khuẩn.
Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng,

Quá trình lọc

nhưng có khả năng dính lên bề mặt hạt lọc.

Hấp thụ và hấp

Khử mùi, vị, màu của nước sau khi sử dụng phương pháp xử

phụ bằng than

lý truyền thống không đạt yêu cầu.

hoạt tính

Nâng cao hàm lượng flo trong nước 0,6-0,9 mg/l để bảo vệ

Flo hóa nước

men răng và xương cho người dùng nước.

Khử trùng nước

Tiêu dieetjvi khuẩn và vi trùng còn lại trong nước sau bể lọc.
Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo vệ cách ly không cho

Ổn định nước

nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt trong thành ống dẫn
để bảo vệ ống và phụ tùng trong ống.
Khử ra khỏi nước các ion Ca2+ và Mg2+ đến nồng độ đạt yêu

Làm mềm nước

cầu.
Khử ra khỏi nước các catrion và anion của các muối hòa tan

Khử mùi

đến nồng độ yêu cầu.
(Nguồn: Build Tech) [14]

Trong trường hợp khi nước ngầm có đủ oxi, có thể sử dụng trực tiếp không
cần xử lý. Tuy nhiên, vấn đề làm mềm nước, điểu chỉnh độ pH và khử trùng vẫn
rất cần thiết. Mô hình đơn giản của quá trình xử lý nước ngầm được thể hiện ở
hình 2.1dưới đây.
Ca(OH)2
Giếng

Chỉnh pH

Cl2
Clo hóa an
toàn

Hình 2.2: Mô hình đơn giản xử lý nước ngầm

Bể chứa nước sạch


13
Nếu nước ngầm không có đủ oxi hòa tan thì các hợp chất sắt (II), mangan
(II), amon NH4+ và H2S có thể xuất hiện. Trong trường hợp đó việc trao đổi khí
và sau đó là quá trình lọc trở nên rất cần thiết.
Trong quá trình trao đổi khí sẽ xảy ra sự nhận oxi, tách CH4, H2S và khử
CO2. Trong quá trình lọc tiếp theo, các ion sắt và mangan (II) sẽ bị oxi hóa tách
ra, đồng thời một lượng nhỏ amoniac (1,5 mg/l) có thể được oxi hóa thành nitrat

bằng quá trình sinh học. Cần nhấn mạnh rằng, trong các trường hợp này, lọc
được coi là 1 thiết bị phản ứng trong đó các qúa trình hóa học và sinh học xảy ra.
Trong một số trường hợp, thời gian lưu của lọc không đủ để khử sắt (II) kết
hợp với oxi tạo thành sắt (III), giải pháp đề ra là dùng dung dịch chất oxi hóa khử
để oxi hóa sắt như clo, kali permanganat, ozon.
Ca(OH)2
1

2

3

5

Giếng
Ca(OH)2
1

2

1

3

5

Giếng
Ca (OH)2
1

2

1

4

Cl2

3

5

Giếng
Hình 2.3: Các sơ đồ xử lý nước ngầm có làm thoáng và lọc
1. Làm thoáng
2. Lọc cát nhanh
3. Điều chỉnh Ph
4. Clo hóa
5. Bể chứa nước sạch
Tách Mangan đôi khi cũng là một vấn đề, phương án tốt nhất là tăng Ph lên
đến 8,3 trước khi lọc, vì ở điều kiện đó mangan có thể bị khử với oxi.
Để tách hàm lượng lớn amon (lớn hơn 1 mg/l), người ta sử dụng phương án
lọc khô. Amoniac cần được oxi hóa hoàn toàn thành nitrat nên cần một lượng oxi
khá lớn và lượng oxi đó không có đủ trong quá trình lọc cát nhanh kiểu lọc ướt.
Lọc khô cũng có thể được sử dụng hiệu quả để tách sắt và mangan, kể cả khi
nồng độ amon trong nước thấp. Lọc khô có nhược điểm là vận hành khó khăn


14
hơn lọc ướt, do quá trình rửa ngược chiều phức tạp hơn và năng lượng tiêu hao

cũng lớn hơn.

Hình 2.4: Mô hình sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước ngầm có chứa sắt và
các kim loại khác
Trong đó:
1 - Nia trải nilon có dùi lỗ

5 - Lớp sỏi

2 - Khoảng cách giữa các nia (20cm)
3 - Nia đá dày 20cm

6 - Lớp đá hoặc gạch vỡ
7 - Ngăn đựng nước sạch

Khi nguồn nước đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống sinh hoạt, chỉ cần
khử trùng rồi cấp cho người tiêu thụ.
Nước nguồn

Clo khử trùng
Bơm nước hoặc tự chảy
Bể chứa tiếp xúc
để khử trùng

cho người tiêu thụ

Hình 2.5: Sơ đồ cấp nước trực tiếp sau khi khử trùng
(Nguồn: Dư Ngọc Thành,2010) [9]
2.3. Tổng quan về mô hình xử lý nƣớc giếng đƣợc sử dụng trong đề tài
2.3.1. Khái niệm

2.3.1.1. Phương pháp oxy hóa
Oxy hóa là phương pháp tương đối đơn giản, đưa oxy tác dụng và chiếm
lấy điện từ các nguyên tử của chất phản ứng.
Phương pháp oxy hóa trong xử lý nước sử dụng nguồn oxy có sẵn trong
nước hoặc đưa oxy từ ngoài vào để oxy hóa các độc chất trong nước, chuyển
chúng về dạng ít độc hơn


15
Nguồn oxy có thể lấy trực tiếp trong nước, trong trường hợp nguồn oxy
trong nước không đủ có thể đưa oxy từ ngoài không khí vào thông qua các thiết
bị thu khí, hoặc tự tạo oxi trong nước thông qua hệ thống sục khí,..
2.3.1.2. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ là phương pháp giữ chất hòa tan trên bề mặt chất rắn.
Chất hấp phụ là chất rắn (than hoạt tính, oxit Al, chất tổng hợp, tro, xỉ, mạt
sắt, đất sét...) (Dư Ngọc Thành, 2010) [9].
2.3.2. Cấu tạo của mô hình
Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ thiết bị thực nghiệm sau:


16

2

3

4

5

1

6

Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống xử lý nước giếng khoan sử dụng kết hợp hai phương
pháp là phương pháp tự oxi hóa và hấp phụ
(Dư Ngọc Thành [9])


17
* Cấu tạo của hệ thống thiết bị thí nghiệm:
Hệ thiết bị thực nghiệm là hệ thống gồm: 01 máy bơm nước (1) từ giếng
khoan qua Ejector (2) vào cột xúc tác (3). Nước qua cột xúc tác sẽ đi tiếp vào
bình oxi hóa (4), qua bình hấp phụ (5) và vào thùng chứa nước sau xử lý (6).
* Các bộ phận của thiết bị xử lý và nguyên lý hoạt động của chúng
- Bộ Ejector - để hút không khí và bổ sung oxy không khí vào nước để oxy
hóa một phần các chất hữu cơ và vô cơ có mặt trong nước nguồn.
- Cột xúc tác chứa vật liệu Aluwat thúc đẩy quá trình chuyển hóa toàn bộ
Sắt (II) thành Sắt (III) và tạo kết tủa Fe(OH)3 và các kết tủa khác: Al(OH)3,
CaCO3, MgCO3
- Bình oxy hóa có tác dụng oxy hóa, cố định kim loại di động trên mặt hạt
nổi xifor giúp loại bỏ phần lớn Fe2+, Al3+, Mn2+, As3+, Ca2+, Mg2+... trong nước
nguồn bằng cách kết tủa Fe(OH)3 , Al(OH)3, CaCO3, MgCO3,... lên bề mặt các
hạt xifor.
- Bình hấp phụ gồm sỏi đỡ kỹ thuật, cát silic, cát mangan, than hoạt tính
(gáo dừa), zoeolit, .... có tác dụng hấp phụ và lọc để loại bỏ các hạt kết tủa,
Fe(OH)3 , Al(OH)3, CaCO3, MgCO3 và các cation Fe2+, Al3+, Mn2+, As3+, Ca2+,
Mg2+... còn lại trong nước và làm sạch nước nguồn trước khi chuyển sang bình
chứa nước sạch để sử dụng (Dư Ngọc Thành) [10].
2.3.3. Các vật liệu sử dụng trong mô hình

2.3.3.1. Hạt xifor
Hạt xifor có hình cầu, màu trắng, nhẹ hơn nước. Diện tích bề mặt tiếp xúc:
600 m2/m3 (hạt 2-3 mm). Dùng để xử lý Sắt, Mangan,... trong nước ngầm; khử
các chất lơ lửng, phù sa trong nước mặt và là giá thể sinh học trong xử lý nước
thải. Trong xử lý nước ngầm, hạt xifor được sử dụng phụ thuộc vào chất lượng
nguồn nước. Sau một khoảng thời gian sử dụng, khi bề mặt hạt đã phủ một lớp
oxit sắt màu vàng nâu, hoặc oxit Mangan màu nâu đen, lúc đó hạt trở thành vật
liệu xúc tác quá trình oxy hóa sắt và mangan rất hiệu quả. Do vậy hạt càng sử
dụng lâu càng tốt. Khi chất lượng nước xấu đi cần tiến hành rửa lọc bằng cách xả
bỏ 1m nước phía trên lớp vật liệu (sử dụng nước thô, không cần bơm rửa lọc).
Sau đó lặp lại chu trình lọc như cũ [19].
2.3.3.2. Hạt aluwat khử sắt
Hạt Aluwat là loại vật liệu sử dụng phổ trong công nghệ lọc nước và sản xuất
tại Việt Nam. Vật liệu này cấu tạo chính từ diatomit, zeolit, bentonit được hoạt hóa ở
nhiệt độ cao. Thành phần hóa học cơ bản: CaCO3, CaO, Fe2O3 và các phụ gia khác.