Nghiên cứu xử lý asen trong nước ngầm bằng phương pháp lọc sinh học

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-----  -----

DƢƠNG THỊ MINH HOÀ
Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƢỚC NGẦM
BẰNG PHƢƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC”

Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 60 85 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG

Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Phan Đỗ Hùng
Viện Công nghệ Môi trường Việt Nam
2. PGS.TS. Đặng Văn Minh
Khoa Tài nguyên và Môi trường
Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên

THÁI NGUYÊN, NĂM 2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




i

Lời cảm ơn

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
tới thầy giáo TS. Phan Đỗ Hùng, Viện Công nghệ Môi trường và thầy giáo
PGS. TS. Đặng Văn Minh đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ em trong
suốt qúa trình thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các anh, chị ở Viện Công nghệ Môi trường,
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; các thầy, các cô trong Khoa Tài
nguyên và Môi trường đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đề tài.
Cuối cùng em xin gửi đến gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ em
trong quá trình thực tập, nghiên cứu cũng như trong thời gian thực hiện đề tài
lời cảm ơn chân thành nhất.
Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2011
Tác giả

Dương Thị Minh Hoà

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu
thực sự của cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết,
nghiên cứu khảo sát và phân tích từ thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của
TS. Phan Đỗ Hùng và PGS.TS Đặng Văn Minh.
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày

trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa được sử dụng để bảo
vệ cho một học vị nào, phần trích dẫn tài liệu tham khảo đều được ghi rõ
nguồn gốc.

Thái Nguyên, ngày..... tháng.... năm 2011
Tác giả

Dƣơng Thị Minh Hoà

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




iii

MỤC LỤC
Trang
Mở đầu

1

1. Đặt vấn đề

1

2. Mục đích của đề tài

3

3. Yêu cầu của đề tài

4

4. Ý nghĩa của đề tài

4

Chƣơng 1. Tổng quan tài liệu

5

1.1. Cơ sở khoa học của đề tài

5

1.2. Asen, tính chất hoá lý và các dạng tồn tại

6

1.3. Ảnh hưởng của asen đến sức khoẻ con người

11

1.4. Ô nhiễm asen trong nước ngầm trên thế giới và Việt Nam

12

1.4.1. Ô nhiễm asen trong nước ngầm trên thế giới

12

1.4.2. Ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Việt Nam

14

1.5. Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm asen trong nước ngầm

17

1.6. Tiêu chuẩn về hàm lượng asen trong nước uống

19

1.7. Các phương pháp xử lý asen

19

1.7.1. Các phương pháp xử lý asen trên thế giới

19

1.7.2. Các phương pháp xử lý asen đang được nghiên cứu và áp
dụng tại Việt Nam
1.8. Cơ sở lý thuyết của phương pháp lọc sinh học

22
24

1.8.1. Cơ chế loại bỏ asen bằng phương pháp lọc sinh học

24

1.8.2. Vi khuẩn oxy hóa sắt và mangan

28

1.8.3. Các yếu tố ảnh hưởng

31

Chƣơng 2. Đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu

33

2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

33

2.2. Địa điểm và thời gian tiến hành

33

2.3. Nội dung nghiên cứu

33

2.4. Phương pháp nghiên cứu

34

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




iv

Chƣơng 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

39

3.1. Diễn biến của pH, nhiệt độ và nồng độ oxy hoà tan trong quá trình
thực nghiệm
3.2. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen

39
44

3.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen đối với kích
thước vật liệu lọc từ 3 - 5 mm, nồng độ asen đầu vào khoảng 50 g/l
3.2.2. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen đối với kích
thước vật liệu lọc từ 1 - 3 mm, nồng độ asen đầu vào khoảng 50 g/l
3.2.3. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen đối với kích
thước vật liệu lọc từ 1 - 3 mm, nồng độ asen đầu vào khoảng 100 g/l
3.3. Ảnh hưởng của kích thước hạt vật liệu lọc đến hiệu suất xử lý asen

44

46

48
50

3.3.1. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý
asen đối với tốc độ lọc 100 m/ngày và nồng độ asen đầu vào

50

khoảng 50 g/l
3.3.2. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý
asen đối với tốc độ lọc 400 m/ngày và nồng độ asen đầu vào

52

khoảng 50 g/l
3.3.3. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý
asen đối với tốc độ lọc 600 m/ngày và nồng độ asen đầu vào

54

khoảng 50 g/l
3.4. Ảnh hưởng của nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào đến hiệu
suất xử lý asen

55

3.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào tới
hiệu suất xử lý asen đối với vật liệu lọc có kích thước từ 1 - 3 mm
và tốc độ lọc 100 m/ngày

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN



55


v

3.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào tới
hiệu suất xử lý asen đối với vật liệu lọc có kích thước từ 1 - 3 mm

57

và tốc độ lọc 210 m/ngày
3.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào tới
hiệu suất xử lý asen đối với vật liệu lọc có kích thước từ 1 - 3 mm

59

và tốc độ lọc 400 m/ngày
3.5. Ưu nhược điểm của phương pháp lọc sinh học sử dụng vi sinh vật
oxy hoá sắt và mangan
Kết luận và kiến nghị

63
65

1. Kết luận

65

2. Kiến nghị

66

Tài liệu tham khảo
Phụ lục

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Viết đầy đủ

WHO

Tổ chức Y tế thế giới

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

UNICEF

Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc

BYT

Bộ Y tế

IRB

Vi khuẩn oxy hoá sắt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Hàm lượng Asen trong nước (µg/l) và trầm tích (ppm) biển
ven bờ một số vùng Việt Nam

Bảng 1.2. Tổng hợp những kết quả xét nghiệm asen do UNICEF hỗ
trợ năm 2004
Bảng 1.3.Tổng hợp một số chỉ tiêu phân tích mẫu nước ngầm Thành
phố Hà Nội mùa khô 12/2000 - 2/2001

10
15
16

Bảng 2.1. Các thông số của nước ngầm đầu vào

33

Bảng 2.2. Các chế độ thực nghiệm

37

Bảng 3.1. Diễn biến của pH, nhiệt độ và nồng độ oxy hoà tan trong
quá trình thực nghiệm

41

Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen đối với
kích thước vật liệu lọc từ 3 - 5 mm, nồng độ asen đầu vào

44

khoảng 50 g/l
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen đối với
kích thước vật liệu lọc từ 1 - 3 mm, nồng độ asen đầu vào

46

khoảng 50 g/l
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen đối với
kích thước vật liệu lọc từ 1 - 3 mm, nồng độ asen đầu vào

48

khoảng 100 g/l
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý
asen đối với tốc độ lọc 100 m/ngày và nồng độ asen đầu vào

50

khoảng 50 g/l
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý
asen đối với tốc độ lọc 400 m/ngày và nồng độ asen đầu vào

52

khoảng 50 g/l

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




viii

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý
asen đối với tốc độ lọc 600 m/ngày và nồng độ asen đầu vào

54

khoảng 50 g/l
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào tới
hiệu suất xử lý asen đối với vật liệu lọc có kích thước từ 1 - 3

56

mm và tốc độ lọc 100 m/ngày
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào tới
hiệu suất xử lý asen đối với vật liệu lọc có kích thước từ 1 - 3

57

mm và tốc độ lọc 210 m/ngày
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ asen trong nước ngầm đầu vào
tới hiệu suất xử lý asen đối với vật liệu lọc có kích thước từ 1 -

59

3 mm và tốc độ lọc 400 m/ngày
Bảng 3.11. Hiệu suất xử lý asen trong nước ngầm bằng phương pháp
lọc sinh học

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

61

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH

Tên hình

Trang

Hình 1.1. Sơ đồ vòng tuần hoàn của Asen trong môi trường

7

Hình 1.2. Một số hình ảnh biểu hiện các bệnh do nhiễm độc Asen
gây ra
Hình 1.3. Bản đồ ô nhiễm Asen

12
14

Hình 1.4. Cơ chế loại bỏ asen trong nước ngầm bằng phương pháp
lọc sinh học

25

Hình 1.5. Cơ chế loại bỏ asen(III)

27

Hình 1.6. Vi khuẩn sắt (Gallionella)

28

Hình 1.7. Miền hoạt động của vi khuẩn oxy hoá sắt

29

Hình 1.8. Vi sinh vật bản địa phát triển trong cột lọc sinh học

31

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống xử lý asen trong nước ngầm bằng phương
pháp lọc sinh học

34

Hình 3.1. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen đối với
kích thước vật liệu lọc từ 3 - 5 mm, nồng độ asen đầu vào

45

khoảng 50 g/l
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen đối với
kích thước vật liệu lọc từ 1 - 3 mm, nồng độ asen đầu vào

47

khoảng 50 g/l
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tốc độ lọc đến hiệu suất xử lý asen đối với
kích thước vật liệu lọc từ 1 - 3 mm, nồng độ asen đầu vào

49

khoảng 100 g/l
Hình 3.4. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý
asen đối với tốc độ lọc 100 m/ngày và nồng độ asen đầu

51

vào khoảng 50 g/l
Hình 3.5. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu lọc tới hiệu suất xử lý
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

53




data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not

read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....



data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....