NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMONI, SẮT, MANGAN TRONG NƯỚC GIẾNG KHOAN BẰNG HỆ THỐNG BỂ LỌC SỬ DỤNG THAN HOẠT TÍNH TỪ LÕI NGÔ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI PHÒNG
TRƯỜNG THPT QUỐC TUẤN

CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP THÀNH PHỐ
DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2017-2018
Tên dự án: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMONI, SẮT,
MANGAN TRONG NƯỚC GIẾNG KHOAN BẰNG HỆ THỐNG
BỂ LỌC SỬ DỤNG THAN HOẠT TÍNH TỪ LÕI NGÔ
Lĩnh vực dự thi: Kỹ thuật môi trường
Tác giả 1 (Trưởng nhóm):
Họ và tên: Phạm Ngọc Bằng

Lớp

: 12A2

Trường : THPT Quốc Tuấn

Quận/Huyện: An Lão

Tác giả 2:
Họ và tên: Nguyễn Thị Trà My

Lớp

: 12A2

Trường : THPT Quốc Tuấn

Quận/Huyện: An Lão

Giáo viên hướng dẫn:
Họ và tên: Nguyễn Văn Thực

Số ĐT: 0917887718

Trường

Quận/Huyện: An Lão

: THPT Quốc Tuấn

Hải Phòng, tháng 11 năm 2017
0


MỤC LỤC
Mục lục

Trang

1. Lời cảm ơn.........................................................................................
2. Lý do chọn đề tài...............................................................................
3. Câu hỏi nghiên cứu; Vấn đề nghiên cứu; Giả thuyết khoa học.........
4. Ý nghĩa nghiên cứu...........................................................................
5. Thiết kế và phương pháp nghiên cứu................................................
6. Tiến hành nghiên cứu........................................................................
7. Kết quả nghiên cứu............................................................................

2
3

4
4
6
10
10

8. Kết luận và kiến nghị........................................................................ 17
9. Tài liệu tham khảo............................................................................. 20

1


LỜI CẢM ƠN
Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu khả năng xử lý amoni, sắt, mangan trong
nước giếng khoan bằng hệ thống bể lọc sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô". Được
hoàn thành với sự hướng dẫn của Thầy giáo Nguyễn Văn Thực, xin cảm ơn thầy
luôn tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập và nghiên cứu
đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn Thầy giáo: TS. Nguyễn Thành Trung - Giảng viên
trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã hướng dẫn và bảo trợ
chúng em hoàn thành đề tài này.
Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy (Cô) giáo trong nhà
trường, bạn bè cùng lớp và gia đình đã quan tâm, động viên, chia sẻ với chúng
em lúc khó khăn để giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài này. Mặc dù đã rất cố
gắng trong quá trình làm việc, song do thời gian nghiên cứu ngắn, hiểu biết về
kiến thức còn hạn chế nên đề tài của chúng em không tránh khỏi những hạn chế
và thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy
(Cô) giáo và mọi người để đề tài nghiên cứu của chúng em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hải Phòng, tháng 11 năm 2017

Nhóm thực hiện
1. Nguyễn Thị Trà My
2. Phạm Ngọc Bằng
(Học sinh trường THPT Quốc Tuấn)

2


TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN
Nguồn nước sạch đang bị ô nhiễm, không chỉ nguồn nước mặt mà ngay cả
nguồn nước ngầm cũng đang bị ô nhiễm gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức
khỏe con người, đề tài tập chung nghiên cứu khả năng xử lý amoni, các kim loại
nặng như: sắt, mangan trong nước giếng khoan bằng hệ thống bể lọc sử dụng
than hoạt tính từ lõi ngô. Đánh giá khả năng xử lý chất gây ô nhiễm trong nước
tại các thời điểm khác nhau bằng các phương pháp phân tích mẫu; từ đó thiết kế
mô hình bể lọc sử dụng than hoạt tính để xử lý amoni và các kim loại nặng trong
nguồn nước bị ô nhiễm.

3


I. Lý do chọn đề tài
Nước là nguồn tài nguyên tái sinh. Nhưng nguồn nước sạch hiện nay ngày
càng bị ô nhiễm. Có nhiều nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước trong đó vấn
đề ô nhiễm kim loại nặng, ô nhiễm hữu cơ trong nước ngày càng phức tạp đang
xảy ra phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức
khỏe của con người. Rác thải và nước thải từ các nhà máy công nghiệp (sản xuất
pin, nhiệt điện, xi măng, nhuộm vải, hóa chất, khai thác quặng,...) từ các làng
nghề sản xuất vải, thu gom, tái chế kim loại không ngừng gia tăng đã tạo ra một
sức ép nghiêm trọng đến môi trường nước làm ảnh hưởng đến sức khỏe của con

người và động thực vật thông qua chuỗi thức ăn.
Nông nghiệp, trồng trọt và chăn nuôi là một trong những ngành sử dụng
nhiều nước nhất, có thể dùng nước để tưới lúa và hoa màu. Nên việc sử dụng
nông dược và phân bón hữu cơ cũng là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô
nhiễm nguồn nước, hay nước thải từ các khu chăn nuôi đã làm tăng lượng amoni
trong nước.
Trong điều kiện nguồn nước mặt tại các sông ngày càng ô nhiễm, một số
khu vực dân cư xa trung tâm (Xóm 6, thôn Tiên Hội - An Tiến -An Lão - Hải
Phòng), đặc biệt các hộ gia đình làm trang trại đã sử dụng nguồn nước ngầm
khai thác từ giếng khoan phục vụ cho nhu cầu cấp nước sinh hoạt. Tuy nhiên,
nguồn nước ngầm lại có thể bị nhiễm amoni, các hợp chất của kim loại nặng ở
dạng hòa tan như: Fe(OH)2; Fe(HCO3)2; Mn(HCO3)2...gây mất mỹ quan, tắc
đường dẫn, hư hỏng thiết bị và đặc biệt ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe
con người.
Trên cơ sở nghiên cứu Than hoạt tính là chất hấp phụ phổ biến, đã được áp
dụng trong xử lý nước để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ tự nhiên, các chất ô
nhiễm vô cơ, các chất hữu cơ tổng hợp khó phân hủy như: Phenols, thuốc trừ
sâu, chất tẩy rửa....Hiện nay cũng đã có nhiều nghiên cứu về sử dụng than hoạt
tính để lọc nước, tuy nhiên những sản phẩm này còn hạn chế về mặt giá thành
sản phẩm cũng như hiệu quả lọc.

4


Lõi ngô là một loại phế phẩm nông nghiệp phổ biến, nhiều, dễ kiếm, đặc
biệt ở các vùng nông thôn. Tạo than hoạt tính từ lõi ngô với đặc tính có các
nguyên tử cacbon sắp xếp không có trật tự, tạo nên một trạng thái vô định hình,
có nhiều khe hổng và xốp. Với mục đích khai thác tiền năng ứng dụng của than
hoạt tính từ lõi ngô trong việc sử lý nước sinh hoạt theo phương pháp xử lý mới,
chúng tôi đã chọn và thực hiện đề tài: "Nghiên cứu khả năng xử lý amoni, sắt,

mangan trong nước giếng khoan bằng hệ thống bể lọc sử dụng than hoạt tính từ
lõi ngô.

Hình 1: Bể nước gia đình Ông Phạm Văn Tới
II. Câu hỏi nghiên cứu; Vấn đề nghiên cứu; Giả thuyết khoa học
1. Câu hỏi nghiên cứu
Sử dụng hệ thống lọc nước bằng than hoạt tính từ lõi ngô có thể loại bỏ
được các kim loại nặng (sắt, mangan) và amoni trong nước hay không?
2. Giả thuyết khoa học
Đưa ra được số liệu về khả năng xử lý amoni và kim loại nặng (Fe, Mn)
trong nước giếng khoan nhờ hệ thống bể lọc sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô.
3. Vấn đề nghiên cứu
3.1. Vấn đề chung
Nghiên cứu và khảo sát sơ bộ khả năng xử lý amoni, kim loại nặng của
than hoạt tính từ lõi ngô trong nước giếng khoan theo phương pháp Pilot.
5


3.2. Mục đích nghiên cứu
Đánh giá mức độ hấp phụ amoni và kim loại nặng: Fe, Mn của than hoạt
tính từ lõi ngô, từ đó đề xuất đưa mô hình vào áp dụng thực tiễn để loại bỏ
amoni và kim loại nặng trong nước giếng khoan tại các hộ gia đình.
III. Ý nghĩa nghiên cứu
1. Ý nghĩa khoa học
Đánh giá cụ thể về khả năng xử lý amoni, và kim loại Fe, Mn trong nước
giếng khoan của than hoạt tính từ lõi ngô.
2. Ý nghĩa thực tế
Đề xuất xây dựng mô hình bể lọc sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô để xử
lý amoni, kim loại nặng trong nước giếng khoan tại một số hộ gia đình thôn Tiên
Hội - xã An Tiến - Huyện An Lão.

Đây sẽ là phương pháp xử lý amoni, kim loại nặng trong nước đơn giản,
tiết kiệm về mặt chi phí.
Củng cố và nâng cao kiến thức thực hành các môn học thuộc ngành Kỹ
thuật và Quan trắc Môi trường của học sinh, nâng cao năng lực nghiên cứu cho
học sinh.
Giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho học sinh.
IV. Thiết kế và phương pháp nghiên cứu
1. Đối tượng nghiên cứu
Nước giếng khoan giả định bị nhiễm amoni, kim loại nặng.
2. Nội dung nghiên cứu
Thu thập tư liệu, thông tin liên quan tới mạch nước ngầm bị ô nhiễm tại
xóm 6, thôn Tiên Hội - An Tiến - An Lão.
Nghiên cứu khả năng xử lý amoni, sắt, mangan trong nước của than hoạt
tính từ lõi ngô.
Tiến hành lọc nước để xử lý amoni, sắt, mangan bằng than hoạt tính từ lõi
ngô trên quy mô phòng thí nghiệm:
+ Mẫu nước được lấy từ 3 hộ gia đình sử dụng nước giếng khoan làm
nước sinh hoạt.
6


+ Than hoạt tính từ lõi ngô.
+ Hệ thống bể lọc nước với các tầng cát, đá, than hoạt tính.
+ Thu lấy mẫu nước sau xử lý để phân tích hàm lượng amoni, kim loại
Fe, Mn.
+ Xác định khả năng xử lý NH4+, Fe, Mn trong nước của than hoạt tính lõi
ngô.
3. Phương pháp nghiên cứu
3.1. Phương pháp luận (cách tiếp cận)
Tiến hành thu mẫu nước và phân tích hàm lượng amoni, Fe, Mn trong

nước giếng khoan. Sau đó tiến hành xử lý nước ô nhiễm qua bể lọc để đánh giá
khả năng loại bỏ thực tế.
3.2. Các phương pháp nghiên cứu
3.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu:
* Tiến hành tra cứu các tài liệu về tác dụng của than hoạt tính trong xử lý nước
thải và quy trình tạo than hoạt tính:
- Than hoạt từ lõi ngô được sản xuất từ than dạng hạt, theo phương pháp
vật lý, hoạt hóa bằng hơi nước qua nhiệt từ 450oC đến 650oC, đốt trong điều kiện
yếm khí.
- Phạm vi sử dụng của sản phẩm rất đa dạng, là loại vật liệu không thể
thiếu được đối với các ngành công nghiệp chế biến, xử lý độc hại và bảo vệ môi
trường…
* Các thông số của than hoạt tính
- Thông số vật lý
+ Hình dạng: dạng hạt không định hình.
+ Màu sắc: màu đen đặc trưng của than.
+ Tỷ trọng ở 250C : 0,440 – 0,600 g/ml.
+ Không tan trong nước hoặc trong dung môi khác.
+ Độ ẩm (Moisture) : 5% tối đa.
+ Độ tro (Ash): 3% tối đa.
+ Cường độ (Hardness): 95% tối thiểu.
+ Độ pH :từ 9 – 11.
+ Điểm cháy: trên 4500C.
+ Cỡ hạt: 0,075mm đến 4,75mm (4mesh – 200 mesh).
7


- Chỉ tiêu hóa học: Các chỉ tiêu hóa học của than hoạt tính được thể hiện ở
bảng 1.
STT

1
2
3
4

Tên chỉ tiêu
Lọc nước
Idoine number (mg/g)
900-1100
CTC adsorption
40-60
Methylene Blue (Ml/g)
130-180
Benzene (%)
22-33
Bảng 1. Các chỉ tiêu hóa học của than hoạt tính

* Ứng dụng của than hoạt tính:
- Hiện nay than hoạt tính được dùng chủ yếu để lọc nước và khử các chất
hữu cơ hòa tan trong nước. Do có đặc tính hấp phụ cao nên Than hoạt tính được
dùng trong xử lý nước với mục đích là:
- Khử các chất bẩn : được tính bằng gram chất bẩn hoặc gram COD được
giữ lại trong 1kg Than hoạt tính.
- Làm sạch vết của các kim loại nặng hòa tan trong nước
- Làm sạch triệt để chất hữu cơ hòa tan, khử mùi và vị, đặc biệt nước thải
công nghiệp chứa các phân tử hữu cơ độc hại hoặc các phân tử có độ bền vững
bề mặt cao ngăn cản các quá trình xử lý sinh học.
- Nước đi qua Than hoạt tính phần lớn là các phân tử hữu cơ hòa tan được
lưu giữ lại trên bề mặt. Ngoài ra trong quá trình lọc Than hoạt tính chứa và nuôi
dưỡng các loại vi khuẩn có khả năng phân hủy các chất hữu cơ dính bám để tạo

ra bề mặt tự do, cho phép giữ lại các phân tử hữu cơ mới.
- Than hoạt tính còn được dùng để khử mùi, khử các chất độc có trong
không khí do ô nhiễm, chống nhiễm phóng xạ, diệt khuẩn, virut… làm sạch môi
trường bệnh viện, trường học, văn phòng làm việc, phòng ngủ, phòng ăn, nhà
bếp, nhà vệ sinh.
- Than sau khi được tạo ra được sử dụng kết hợp với các vật liệu khác để
lọc nước và có hiệu quả xử lý khá tốt đối với kim loại đặc biệt là Fe và Mn.
3.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
+ Thu mẫu nước và phân tích giả định theo phương pháp Pilot.
+ Lấy mẫu nước phân tích lượng amoni, kim loại nặng (trước và sau khi
lọc).
8


+ Phương pháp lấy mẫu theo TCVN 7538 - 2 : 2005 (ISO 10381 - 2 : 2002).
(Phần 2: Hướng dẫn kỹ thuật lấy mẫu).
3.2.3. Phương pháp xử lý mẫu
- Nguyên tắc: phản ứng của amoniac, hypochlorite và xúc tác phenol tạo
ra hợp chất indophenol có màu xanh đậm, có cực đại hấp thụ tại bước sóng 640
nm.
- Chuẩn bị dung dịch chuẩn
+ Chuẩn bị sáu ống nghiệm thuỷ tinh chứa dung dịch phân tích nước
thải chuẩn ứng với sáu nồng độ N-NH4+ khác nhau.
+ Pha dung dịch chuẩn có nồng độ N-NH4+ 100 mg/L của: cân 0,3821 (g)
NH4Cl tinh khiết, hoà tan trong 1 L nước đe-ion ta thu được dung dịch chuẩn có
nồng độ N-NH4+ 100 mg/L. Pha loãng 100 lần ta thu được dung dịch chuẩn NNH4+ có nồng độ 1 mg/L.
- Chuẩn bị thuốc thử
+ Dung dịch hypochlorite: hoà tan 15 g NaOH hạt, 500 mL NaOCl 0,1%
sau đó định mức lên 1000 mL bằng nước deion.
+ Dung dịch phenol-natri nitroprusside: hoà tan 5 g phenol và 0,025 g

natri nitroprusside (Na2[Fe(CN)5NO].2H2O) vào nước deion, sau đó định mức
lên 500 mL.
- Chuẩn bị mẫu phân tích
+ Pha loãng mẫu bằng nước cất sao cho nồng độ mẫu nằm trong khoảng
đường chuẩn (< 1 mg/L) nếu cần thiết.
+ Lấy 5 mL mẫu đã pha loãng vào ống nghiệm, Thêm 3 mL muối phenolnatri prusside vào các ống.
+ Lắc 10 giây bằng máy lắc rung Vibrator, tthêm vào các ống 3 mL
NaOCl (dung dịch có màu hơi xanh).
+ Lắc 30 giây bằng máy lắc rung Vibrator, điều nhiệt ở 30 - 40 oC từ 20 30 phút.
+ Để ở nhiệt độ phòng rồi đo quang ở bước sóng 640 nm.
- Thiết bị: Đo hấp thụ quang như COD.
9


V. Tiến hành nghiên cứu
1. Thu thập mẫu nước giếng khoan giả định và phân tích
- Chúng tôi đã tiến hành thu mẫu nước giếng khoan sinh hoạt tại 3 hộ gia
đình (Thôn Tiên Hội - An Tiến - An Lão):

Hình 2: Tiến hành thu mẫu nước giếng khoan để phân tích

10


- Phân tích tích hàm lượng amoni, sắt, mangan thu được kết quả sau:
Stt

1

Chỉ tiêu

Đơn vị

Parameters

Unit

Amoni (Tính
theo N)ab

2

Sắt (Feab)

3

Mangan (Mn)

Kết quả phân tích

Phương pháp

QCVN 09-

Analysis Result

phân tích

MT:2015/

Analysis

BTNMT

NN1

NN2

NN3

mg/l

7,4

0,770

0,690

mg/l

20,1

3,157

1,570

6,921

1,554

1,54

mg/l

Method
SMEWW 4500
NH3.B&F:2012
TCVN
6177:1996
SMEWW 3500Mn(B)-2012

1,0
5,0
0,5

Bảng 2: Kết quả phân tích mẫu nước ngầm
Ghi chú:
- Vị trí lấy mẫu: Xóm 6, thôn Tiên Hội - An Tiến -An Lão - Hải Phòng
+ NN1 : Nước giếng khoan sâu 30m nhà ông Bùi Văn Minh thôn Tiên Hội xã An
Tiến, huyện An Lão, TP Hải Phòng.
+ NN2: Nước giếng khoan sâu 50m nhà ông Phạm Văn Tới thôn Tiên Hội xã An
Tiến, huyện An Lão, TP Hải Phòng.
+ NN3: Nước giếng khoan sâu 50m nhà ông Phạm Văn Hải thôn Tiên Hội xã An
Tiến, huyện An Lão, TP Hải Phòng.

- Kết quả phân tích cho thấy: Trong 3 mẫu nước thu được thì mẫu nước số
1 gia đình ông Minh (NN1) bị ô nhiễm vượt tiêu chuẩn cho phép:
+ Lượng Amoni (NH4+) vượt chỉ tiêu cho phép theo quy chuẩn tới 7,4 lần.
+ Hàm lượng Sắt (Fe) vượt chỉ tiêu cho phép theo quy chuẩn tới 4 lần.
+ Hàm lượng Mangan (Mn) vượt chỉ tiêu cho phép theo quy chuẩn tới

13,8 lần.
2. Thiết kế và chế tạo mô hình bể lọc than hoạt tính từ lõi ngô
2.1. Lựa chọn vật liệu và thử nghiệm khả năng xử lý amoni, sắt, mangan.
Trên địa bàn An Lão hiện nay, đa phần các hộ dân ở nông thôn xa trung
tâm, đặc biệt các hộ dân làm trang trại đều dùng nguồn nước ngầm để phục vụ
cho mục đích sinh hoạt của mình bằng việc khai thác giếng khoan. Đa số các
giếng khoan bơm lên đều có màu vàng và mùi tanh rất rõ, đây là các yếu tố cảm
11


quan bên ngoài. Vì vậy nước giếng khoan bơm lên đều phải được xử lý thì mới
dùng được. Thậm chí nhiều hộ gia đình phải mua nước về phục vụ cho mục đích
sinh hoạt, ăn uống.
Trên thị trường có rất nhiều loại bình, thiết bị lọc nước dùng các loại
màng vi lọc, siêu lọc, màng nano và một số loại vật liệu khác. Tuy nhiên giá
thành khá cao,công suất nhỏ không phù hợp cho các hộ gia đình vùng nông thôn
có thu nhập thấp. Có một số tài liệu đưa ra cách tạo bể lọc nước bằng than tính
nhưng chưa đưa ra hiệu quả lọc cụ thể của loại vật liệu này và giá thành cũng
cao.

12


Từ các khảo sát đó, chúng tôi lựa chọn các vật liệu sau:
- Hai ống nước nhựa đường kính 76 mm (có khóa có thể điều chỉnh dòng
chảy).
- Mũi khoan nhỏ để khoan ống.
- Sử dụng giá đỡ và phủ lên trên bằng một lớp vải màn giữa các lớp vật
liệu. Giữa các đoạn ống có sử dụng cầu nối để cố định vị trí nối và giữ lớp
vải màn được cố định (các mối nối này có thể tháo ra và lắp vào thuận tiện

cho việc di chuyển).
- Các vật liệu lọc: cát thô, đá cuội, than hoạt tính lõi ngô.
- Bể lọc bằng tủ kính có khả năng quan sát được vật liệu lọc.
- Bình chứa nước giếng khoan để xử lý và nước sau khi lọc.
- Độ dày các lớp vật liệu được thể hiện trong bảng 3.

Cột lọc
Độ dày (cm)

Lớp nước vào

Lớp cát thô

Lớp than hoạt

Lớp

tính lõi ngô
cát thô
20 cm
5 cm
30 cm
30cm
Bảng 3. Bảng thông số các lớp vật liệu lọc

Lớp
sỏi đỡ
10cm

2.2. Lắp đặt mô hình

Trên cơ sở kết quả khảo sát sơ bộ ở mục (2.1) chúng tôi tiến hành thiết kế
mô hình thử nghiệm theo mô tả dưới đây.
- Các vật liệu đã chuẩn bị trước được rửa sạch bằng nước máy trong khoảng
30- 45 phút. Lúc này kiểm tra bằng cách lấy nước đầu ra so sánh với nước đầu
vào và quan sát bằng mắt thường để đảm bảo vật liệu lọc được rửa sạch trước
khi lọc. Bằng cảm quan nước đầu ra tương đương nước đầu vào là đảm bảo vật
liệu đã sạch. Trong đó cát thô được lấy trực tiếp từ địa phương.
- Lắp mô hình theo thứ tự các lớp vật liệu
- Tiến hành cho các vật liệu vào theo thứ tự và độ dày tương ứng.

13


Hình 3: Thiết kế bể lọc sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô
3. Tiến hành lọc nước và phân tích kết quả
3.1. Tiến hành lọc mẫu nước giếng khoan bị ô nhiễm
Sau khi thiết kế và chế tạo mô hình tiến hành, vận chuyển mô hình đến
địa điểm nghiên cứu và thử nghiệm tại gia đình ông Bùi Văn Minh thôn Tiên
Hội xã An Tiến, huyện An Lão, TP Hải Phòng. Nước đầu vào là nguồn nước
dùng cho sinh hoạt tại hộ gia đình.
Các bước thử nghiệm thực tế:
- Nước đầu vào được cho vào một thùng chứa khoảng 20 lít. Sử dụng dây nối
dẫn nước từ thùng chứa chảy qua hệ thống cột lọc đã chứa vật liệu lọc để lọc.
- Tính toán tốc độ lọc bằng cách sử dụng chai 500ml hứng nước từ ống nối
và bấm giờ, sau khi nước chảy tràn chai ghi lại thời gian và tính toán vận tốc
nước chảy và công suất nguồn nước. Điều chỉnh tốc độ dòng nước với công suất
0,516 m3/ngày bằng cách điều chỉnh độ dài sợi dây.
- Sau khi lắp đặt và tính toán các thông số cần thiết cho quá trình lọc, tiến
hành lọc. Tính toán tốc độ nước và công suất lọc nước.

14


- Theo TCXD 33/2006: Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình tiêu
chuẩn thiết kế có tiêu chuẩn cấp nước tính theo đầu người (trung bình ngày
trong năm) áp dụng đối với vùng nông thôn 40-60 l/người.ngày.
- Vậy số lượng lượng tính theo đầu người trong một ngày đối với hộ gia đình
4 người là 160- 240 lít /hộ.ngày
- Trên thực tế chạy mô hình, chúng tôi tiến hành ước lượng công suất 0,516
m3/hộ.ngày đêm bằng cách sử dụng bể lọc 500 ml hứng nước qua đường ống
chảy vào mô hình và bấm giờ để tính toán. Kết quả thu được như sau:
+ Thể tích: 500ml
+ Thời gian chảy: 83,68 giây.
+ Như vậy vận tốc nước đầu vào là:
vvào=

= 21,5 l/h

Như vậy công suất cung cấp cho một hộ gia đình là:
P= vvào*24= 21.5*24=516 l/ngày= 0,516 m3/ngày

Hình 3: Thu mẫu nước sau xửu lý bằng than hoạt tính từ lõi ngô
3.2. Kết quả sau khi lọc

15


- Chúng tối tiến hành lọc nước trong thời gian 3 ngày và lẫy mẫu nước
đầu ra theo các mốc thời gian khác nhau, bảo quản, vận chuyển về phòng thí
nghiệm để phân tích các chỉ số NH 4+, Fe, Mn ở cột lọc theo thời gian để xem xét

hiệu quả lọc đồng thời phân tích các chỉ số NH 4+, Fe, Mn đầu ra để so sánh hiệu
suất lọc. Kết quả lọc đầu ra thu được như sau:
Kết quả phân tích
Đơn
Stt

Chỉ tiêu

vị

QC

Phương

VN

pháp
NN1

NN1

NN1

NN1

NN1-

NN1-

NN1-

NN1-

phân

-0

-1

-4

-8

12

24

32

36

tích

09/
2015:
BTN
MT

Amoni
1

TCVN

(Tính

mg/l

7,41

1,08

0,85

0,58

0,62

0,68

0,94

0,87

Theo N)ab
2

3

Sắt (Feab)

6492:20
11
TCVN

mg/l

20,1

4,65

3,91

2,71

2,41

2,29

2,71

3,09

4557:19

mg/l

(Mn)

9,92

0,92

0,8

0,36

0,45

0,49

0,47

0,59

7325:20
04

Bảng 4. Kết quả phân tích mẫu nước sau xử lý
Ghi chú:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

5

88
TCVN

Mangan

Stt

1

Ký hiệu
NN1-0
NN1-1
NN1-4
NN1-8
NN1-12
NN1-24
NN1-36

Ghi chú
Mẫu nước đầu vào ( trước khi xử lý)
Mẫu nước sau khi lọc 1h
Mẫu nước sau khi lọc 4h
Mẫu nước sau khi lọc 8h
Mẫu nước sau khi lọc 12h
Mẫu nước sau khi lọc 24h
Mẫu nước sau khi lọc 36

- Từ bảng kết quả phân tích trên có thể tính hiệu suất xử lý amoni,
mangan và sắt như sau:
Mô hình

(Than lõi ngô+ cát thô)
Fe
NH4+

Mn

16

0,5


Thời gian

Đầu vào
Sau 1h
Sau 4h
Sau 8h
Sau 12h
Sau 24h
Sau 32h
Sau 36h
QCVN 09-

Ký hiệu

Nồng

Hiệu

Nồng

Hiệu

Nồng

Hiệu suất

mẫu

độ

suất

độ

suất (%)

độ

(%)

NN1
NN1-1
NN1-4
NN1-8
NN1-12
NN1-24
NN1-32
NN1-36

(mg/l)
6,92
0,92
0,8
0,36
0,45
0,49
0,47
0,59
0,5

(%)
0%
86,6%
88,3%
94,8%
93,4%
92,8%
93,2%
91,4%

(mg/l)
20,1
4,65
3,91
2,71
2,41
2,29
2,71
3,09

5

0%
76,87%
80,53%
86,53%
88%
88,6%
86,5%
84,6%

(mg/l)
7,4
1,08
0,85
0,58
0,62
0,68
0,94
0,87
1

0%
85,4%
88,4,%
92,2%
91,6%
90,8%
87,8%
88,2%

MT:2015/
BTNMT

Bảng 5. Hiệu suất xử lý amoni, sắt, mangan
- Từ bảng số liệu trên có thể xây dựng biểu đồ mô tả khả năng xử lý hàm
lượng amoni, sắt và mangan theo biểu đồ mô tả sau:

Biều đồ mô tả khả năng xử lý Mn, Fe và NH4+
Từ kết quả đưa ra ở bảng số liệu trên cho thấy:
- Hiệu suất xử lý Fe đạt 84,6% trong 36 giờ lọc. Ngay sau một giờ tiến
hành lọc hiệu suất xử lý đạt 76,87% , sau 24 giờ lọc hiệu suất đạt 88,6%, sau 8
giờ tiếp theo hiệu suất lọc giảm nhưng luôn ổn định dao động trong khoảng
84%- 86%.

17


- Hiệu suất xử lý Mn đạt 86%- 91%. Ngay sau một giờ tiến hành lọc hiệu
suất xử lý đạt trên 86% giảm dần trong những giờ tiếp theo và tăng ổn định trở
lại trong khoảng từ sau 4 giờ đến 11 giờ và ổn định đến 36 giờ.
- Hiệu suất xử lý amoni ngay sau 1 giờ đầu đã đạt 85,4% và tăng dần ổn
định tới 91% trong những giờ lọc tiếp theo.
VII. Kết luận
1. Kết luận
Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý amoni, sắt,
mangan trong nước giếng khoan bằng hệ thống bể lọc sử dụng than hoạt tính từ
lõi ngô”chúng tôi đã thu được những kết quả như sau:
Đã khảo sát thực địa, lựa chọn được địa điểm lấy mẫu và xây dựng mô
hình xử lý thử nghiệm.

Đã lựa chọn vật liệu, xây dựng mô hình xử lý nước giếng khoan bằng các
vật liệu đơn giản từ than hoạt tính lõi ngô, cát thô và sỏi.
Đã tiến hành khảo sát quá trình xử lý mô hình tại hộ gia đình với công
suất lọc 0.516 m3/ngày đêm; Sau 36 giờ lọc kết quả đánh giá hiệu quả xử lý của
mô hình bằng các vật liệu lọc cho thấy:
+ Khả năng xử lý mangan đạt từ 86,6 – 91,4%.
+ Khả năng xử lý sắt đạt từ 76,87 – 88,6%.
+ Khả năng xử lý amoni đạt từ 85,4 – 92,2%.
+ Hàm lượng amoni, sắt, mangan, sau xử lý đạt quy chuẩn QCVN
01:200/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.
Sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô làm vật liệu lọc có thể loại bỏ được
amoni và các kim loại nặng có trong nước sinh hoạt.
Sử dụng hệ thống bể lọc nước bằng than hoạt tính từ lõi ngô đơn giản, tiết
kiệm trang thiết bị, nước sinh hoạt theo phương pháp xử lý mới với chi phí thấp,
phù hợp với điều kiện kinh tế, đạt hiệu quả cao, tiện dụng cho người dân.
2. Kiến nghị
Trong thời gian thực hiện đề tài còn hạn chế cả về mặt không gian, thời
gian, kinh nghiệm và kinh phí nên đề tài của chúng tôi chưa nghiên cứu sâu
18


được hiệu quả xử lý trong thời gian dài để phân tích hiệu quả xử lý với các
thông số vượt chuẩn. Đồng thời mới tiến hành chạy thử nghiệm với mô hình
động tại hộ gia đình, chưa thiết kế xây dựng được bể lọc quy mô công nghiệp.
Nếu như có điều kiện nghiên cứu tiếp theo tôi hi vọng sẽ hoàn thiện các nội
dung sau:
- Thử nghiệm trên quy mô nhiều hộ gia đình.
- Nghiên cứu được trên nhiều loại vật liệu để tìm ra được loại vật liệu đạt
hiệu quả xử lý cao với giá thành rẻ hoặc sẵn có tại địa phương phù hợp với điều
kiên kinh tế của người dân.

- Xây dựng bể lọc quy mô công nghiệp.
- Tiến hành khảo sát, lấy mẫu trực tiếp tại bể lọc trong thời gian một
tháng, từ đó tính toán được thời gian rửa lọc các loại vật liệu theo chu kì hàng
tháng.
Tuy kết quả nghiên cứu đề tài còn khiêm tốn nhưng tôi mong muốn đề tài
được bổ sung áp dụng trong thực tế cho quy mô nhiều hộ gia đình, các hộ gia
đình làm trang trại, khu dân cư xa trung tâm thuộc xóm 6- thôn Tiên Hội xã An
Tiến, huyện An Lão, TP Hải Phòng.

19


VIII. Tài liệu tham khảo
[1] _ QCVN 09:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
dưới đất.
[2] _ QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn
uống.
[3] _ TCXD 33/2006: Cấp nước- Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn
thiết kế.
[4] _ TCVN 6000:1995 (ISO 5667-11:1992) Hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm
[5] _ Thông tư TT 30/2011/TT- BTNMT, Quy định kĩ thuật quan trắc nước dưới
đất.
[6] _ Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lý nước, NXB Thanh
Niên, Hà Nội.
[7] _Công ty môi trường tầm nhìn xanh (2016), Kỹ thuật xử lý nước ngầm.
[8] _ Nguyễn Ngọc Dung (2009), Xử lý nước cấp, NXB Xây Dựng, Hà Nội.
[9] _ Hoàng Văn Huệ (2004), Công nghệ môi trường: Xử lý nước Tập 1, NXB
Xây dựng, Hà Nội.
[10] _Trịnh Xuân Lai (2009), Xử lý nước cấpc ho sinh hoạt và công nghiệp,
NXB Xây Dựng, Hà Nội.

[11] _ Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô bằng phương pháp oxi hóa
và biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ (Nguyễn Thị Huyền Anh - Đại học
Dân Lập Hải Phòng).
[12] _ Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni và
kim loại nặng trong nước (Trịnh Xuân Đại - ĐH Khoa Học Tự Nhiên).

20