NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC NGẦM BỊ NHIỄM ASEN Ở CỒN THỚI SƠN VỚI LƯU LƯỢNG 30M3H

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÍ
NƯỚC NGẦM BỊ NHIỄM ASEN Ở CỒN THỚI SƠN
VỚI LƯU LƯỢNG 30M3/H

Họ và tên sinh viên:

TRƯƠNG NGỌC LUÂN

Ngành:

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Niên khóa:

2005 – 2009

TP.HCM 7-2009


GHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NGẦM BỊ NHIỄM
ASEN TẠI CỒN THỚI SƠN VỚI LƯU LƯỢNG 30 M3/H

Tác giả

TRƯƠNG NGỌC LUÂN

Khóa luận được đệ trình đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giáo viên hướng dẫn:
TS. Lê Quốc Tuấn

Tháng 7 năm 2009


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TPHCM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN





PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN
Khoa:

MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

Ngành:

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Họ và tên:

TRƯƠNG NGỌC LUÂN

Khóa học:

2005 - 2009

MSSV: 05113032

1) Tên đề tài:
“Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lí nước ngầm bị nhiễm asen tại cồn Thới Sơn với lưu
lượng 30m3/h”
2) Nội dung khóa luận:
 Khảo sát tình hình nhiễm asen trong nguồn nước ở Thới Sơn, tính chất
nguồn nước, và nhu cầu sử dụng nước sạch của địa phương.
 Tìm hiểu công nghệ xử lí nước nhiễm asen, lựa chọn vật liệu xử lí.
 Đề xuất công nghệ xử lí asen trong nước
 Tính toán thiết kế và dự toán kinh tế hệ thống xử lí nước ngầm nhiễm
asen cho địa phương.
3) Thời gian thực hiện:

Bắt đầu: 04 – 2009

Kết thúc: 07 - 2009

4) Họ tên giáo viên hướng dẫn: TS. Lê Quốc Tuấn
Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thông qua Khoa và Bộ môn

Ngày

tháng

năm 2009

Ban chủ nhiệm Khoa

Ngày

tháng

năm 2009

Giáo Viên Hướng Dẫn

TS. Lê Quốc Tuấn


LỜI CẢM ƠN
Khoá luận tốt nghiệp là hành trang cuối của bốn năm học đại học, để trang bị
hành trang này tôi đã nhận rất nhiều sự giúp đỡ của mọi người.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô trong Khoa Môi Trường và
Tài Nguyên, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến
thức quý báu để tôi có kết quả như ngày hôm nay.
Tôi xin gửi lời chân thành biết ơn đến thầy Lê Quốc Tuấn đã tận tình giúp đỡ,
chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Chân thành cảm ơn Trung Tâm Ứng Dụng Khoa Học Công Nghệ tỉnh Tiền
Giang, Uỷ Ban Nhân Dân Xã Thới Sơn đã giúp đỡ nhiệt tình trong khi tôi khảo sát tính
chất nguồn nước.
Cảm ơn gia đình đã tạo điều kiện tốt nhất và là chỗ dựa vững vàng cho tôi hoàn
thành luận văn.
Cảm ơn các thành viên lớp ĐH05MT đã chia sẽ và góp ý để luận văn hoàn tốt
hơn.
Kính chúc quí thầy cô và các bạn lời chúc sức khỏe và thành công trong cuộc
sống.
Xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2009
Trương Ngọc Luân

i


TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Asen tồn tại trong nước ngầm gây ra những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con
người. Theo các phân tích của Trung Tâm Y Tế Dự Phòng tỉnh Tiền Giang thì hàm
lượng asen ở Cồn Thới Sơn là cao nhất ở Tiền Giang. Tại đây đã có hệ thống xử lí
nước nhiễm asen nhưng hiệu quả xử lí chưa ổn định, công suất nhỏ không đáp ứng đủ
nhu cầu sử dụng nước của người dân trong vùng. Nước mà người dân đang sử dụng
được khai thác từ ba giếng khoan ở Thới Thạnh chưa được xử lí asen. Công nghệ xử lí
nước nhiễm asen ở qui mô nhà máy chưa nhiều ở nước ta mặc dù tình trạng nước
ngầm nhiễm asen đang đe doạ cuộc sống của người dân. Qua quá trình tìm hiểu các
công nghệ xử lí asen theo các qui mô khác nhau trên thế giới, tôi đã xác định được qui
trình chung để xử lí asen bao gồm hai giai đoạn là giai đoạn oxi hoá AS (III) thành
As(V) và giai đoạn phản ứng của phức chất của As(V) với vật liệu hấp phụ hoặc vật
liệu trao đổi ion. Ở giai đoạn oxi hoá As(III) thành As(V) thì hoá chất oxi hoá phổ biến

được sử dụng là clo và các hợp chất của nó như NaOCl, CaOCl2, Ca(OCl)2. Chất oxi
hoá Ca(OCl)2 có hàm lượng clo hoạt tính từ 30% đến 45%, không hút ẩm, độ hoạt tính
bền cho nên việc sử dụng Ca(OCl)2 trong quá trình oxi hoá asen là hợp lí. Qua khảo
sát tính chất nguồn nước ở Thới Sơn thì vật liệu có thể sử đối với nguồn nước ở đây là
nhựa anion gốc Cl-, nhôm hoạt tính, FeO, hạt Fe(OH)3, MnO2, tuy vậy các công nghệ
này đòi hỏi chi phí đầu tư và vận hành cao không phù hợp với vùng dân cư nông thôn
về mặt kinh tế. Nhằm tìm ra vật liệu xử lí nước phù hợp về hiệu quả xử lí và kinh tế
và dựa trên những cơ chế xử lí có sẵn trên thế giới, tôi đã thử nghiệm hiệu quả xử lí
As(V) của than hoạt tính làm từ gáo dừa và cát có ở địa phương tại trạm cấp nước
chưa được xử lí ở thôn Thới Thạnh – Thới Sơn. Kết quả thử nghiệm chỉ ra rằng: Hiệu
quả xử lí của than hoạt tính làm từ gáo dừa rất thấp khi lọc với vận tốc 5 m/h, hiệu
quả xử lí của cát lọc có ở địa phương với vận tốc 0,5 m/h từ 46% - 53%. Từ kết quả
thử nghiệm tôi thực hiện thiết kế trạm xử lí nước với công suất 30 m3/h và dự toán giá
thành nước sau xử lí để cung cấp cho người dân.

ii


Thời gian thực hiện đề tài “ Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lí nước ngầm bị
nhiễm asen tại cồn Thới Sơn với lưu lượng 30 m3/h” là từ tháng 3 – 2009 đến tháng 7
– 2009, dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Lê Quốc Tuấn.

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................... i
TÓM TẮT KHÓA LUẬN....................................................................................................ii
MỤC LỤC ........................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................. vi

DANH MỤC BIỂU ĐỒ...................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT......................................................... viii
Chương 1 MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 1
1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.................................................................................. 1
1.3. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 1
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................ 3
2.1. Tổng quan về asen ................................................................................................... 3
2.1.1. Khái quát.......................................................................................................... 3
2.1.2. Nguyên nhân nguồn nước bị nhiễm asen. .......................................................... 3
2.1.3. Độc tính của asen ............................................................................................. 3
2.2. Tình hình nhiễm độc asen trên thế giới và Việt Nam................................................ 4
2.2.1. Tình hình nhiễm độc asen trên thế giới.............................................................. 4
2.2.2. Tình hình nhiễm độc asen ở Việt Nam ............................................................... 4
2.3. Tình hình cấp nước sinh hoạt ở nông thôn Việt Nam ............................................... 5
2.4. Tổng quan về các công nghệ xử lí nước nhiễm asen đang được áp dụng. ................. 6
2.4.1. Phương pháp keo tụ tạo bông ........................................................................... 6
2.4.2. Phương pháp lọc màng. .................................................................................... 6
2.4.3. Phương pháp hấp phụ....................................................................................... 7
2.4.4. Phương pháp trao đổi ion ................................................................................. 7
2.4.5. Phương pháp thấm hút...................................................................................... 8
2.5. Tình hình áp dụng công nghệ xử lí asen một số nơi trên thế giới và ở Việt Nam ...... 9
2.5.1. Công nghệ sử dụng cho quy mô hộ gia đình.. .................................................... 9
2.5.2 Công nghệ sử dụng cho qui mô là một cộng đồng dân cư................................. 12
2.6. Các xu hướng nghiên cứu trên thế giới .................................................................. 13
2.6.1. Các xu hướng xoay quanh vật liệu truyền thống.............................................. 13
2.6.2. Xu hướng nghiên cứu vật liệu, phương pháp mới. ........................................... 13
2.7. Tổng quan các quá trình áp dụng cho các công nghệ xử lí asen .............................. 14
2.7.1. Quá trình oxi hoá............................................................................................ 14
2.7.1.2. Oxi hoá bằng KMnO4 ............................................................................... 17

2.7.1.3. Oxi hoá bằng ozôn ................................................................................... 18
2.7.1.4. Oxi hoá bằng ClO2. .................................................................................. 19
2.7.2. Phương pháp hấp phụ..................................................................................... 21
2.7.2.1. Qúa trình hấp phụ.................................................................................... 21
2.7.2.2. Chất bị hấp phụ. ....................................................................................... 21
2.7.2.3. Cơ chế hấp phụ ........................................................................................ 21
2.7.2.4. Giải hấp phụ............................................................................................. 21
2.7.3. Ứng dụng phương pháp hấp phụ trong xử lí asen............................................ 22
2.7.3.1. Nhôm hoạt tính. ....................................................................................... 22
2.7.3.2. Phương pháp hấp phụ bằng sắt ................................................................ 24
2.7.4. Phương pháp trao đổi ion ............................................................................... 24
2.7.4.1 Qúa trình trao đổi ion ................................................................................ 24
2.7.4.2. Vật liệu trao đổi ion ................................................................................. 24
2.7.5. Ứng dụng phương pháp trao đổi ion trong xử lí asen. ..................................... 24
iv


Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU........................................ 28
3.1. Cơ sở nghiên cứu................................................................................................... 28
3.1.1. Tính chất nguồn nước ..................................................................................... 28
3.1.2. Sự lựa chọn phương pháp xử lí. ...................................................................... 28
3.1.2.1. Ưu và khuyết điểm một số phương pháp khi áp dụng tại cồn Thới Sơn..... 29
3.1.2.2. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 30
3.2. Mô hình thí nghiệm. .............................................................................................. 31
3.2.1. Mục đích nghiên cứu................................................................................... 31
3.2.2. Vật liệu và hoá chất..................................................................................... 31
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ........................................................................... 34
4.1. Kết quả.................................................................................................................. 34
4.2. Bàn luận ................................................................................................................ 36
4.3. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................... 37

4.4. Thuyết minh công nghệ ......................................................................................... 37
4.4.1. Giàn mưa........................................................................................................ 38
4.1.2. Bể tiếp xúc ...................................................................................................... 39
4.1.3. Bể lọc chậm .................................................................................................... 39
4.1.4. Bể chứa .......................................................................................................... 39
4.1.5. Bể tuần hoàn................................................................................................... 40
4.1.6. Sân phơi cát.................................................................................................... 40
4.5. Tính toán các công trình đơn vị.............................................................................. 40
4.5.1. Giàn mưa........................................................................................................ 40
4.5.2. Bể tiếp xúc ...................................................................................................... 41
4.5.3. Bể lọc chậm .................................................................................................... 41
4.5.4. Bể chứa .......................................................................................................... 41
4.5.4. Bể tuần hoàn................................................................................................... 41
4.5.5. Bể trộn Ca(OCl)2 ........................................................................................... 42
4.5.6. Sân phơi cát.................................................................................................... 42
Chương 5 TÍNH TOÁN KINH TẾ................................................................................. 43
5.1. Chi phí đầu tư cơ bản............................................................................................ 43
5.2.Chi phí quản lý vận hành ........................................................................................ 43
5.3. Khấu hao tài sản và lãi suất.................................................................................... 43
5.4. Giá thành xử lý cho 1m3 nước ngầm đã xử lý......................................................... 44
Chương 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................ 45
6.1. Kết luận................................................................................................................. 45
6.2. Kiến nghị............................................................................................................... 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 46
PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 48

v


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Tỉ lệ phản ứng của chất oxi hoá vá chất bị oxi hoá ............................................... 15
Bảng 2.2: Thí nghiệm phản ứng As(III) với clorin ............................................................... 16
Bảng 2.3: Thí nghiệm phản ứng As(III) với KMnO4 ............................................................ 17
Bảng 2.4: Thí nghiệm phản ứng As (III) với O3.................................................................... 18
Bảng 2.5: Thí nghiệm phản ứng As (III) với ClO2................................................................ 20
Bảng 3.1: Tính chất nguồn nước tại cồn Thới Sơn. .............................................................. 28

vi


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 2.3: Ảnh hưởng của Ph lên hiệu quả hoạt động của nhôm hoạt tính......................... 23
Sơ đồ 2.1: Qui trình xử lí asen bằng phương pháp trao đổi ion............................................. 25
Biểu đồ 2.4: Ảnh hưởng của SO42- lên hiệu quả trao đổi ion khi xử lí asen .......................... 26
Biểu đồ 3.1: Sự lựa chọn phương pháp xử lí asen dựa trên tỉ lệ Fe/As.................................. 30
Biểu đồ 4.1: Ảnh hưởng của PH đến các dạng tồn tại của As(V) trong nước ........................ 36

vii


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
BSF: Lọc cát sinh học (Bio Sand Filter)
BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi Trường
BTU: Bucket Treatment Unit
CNHH: Công Nghệ Hoá Học
CS: Cộng sự
KAF: Kanchan Arsenic Filter
KHCN: Khoa Học Công Nghệ
MF: Microfiltration
NF: Nanofiltration

RO: Reverse Osmosis
SR: Tỉ lệ phản ứng (Rection Stoichiometries)
TCVN: Tiêu Chuẩn Việt Nam
TP. HCM: Thành phố Hồ Chí Minh
U.S. EPA: United States Environmental Protection Agency
UBND: Uỷ Ban Nhân Dân
UF: Utrafiltration
UNICEF: Qũi nhi đồng Liên Hiệp Quốc (United Nations International Children‘s
Emergency Fun)
WHO: Tổ chức Y Tế thế giới (World Health Organization)
YTDP: Y Tế Dự Phòng
TOC: Tổng Cacbon hữu cơ (Total Organic Compound)
As (III): Arsenite
As (V): Arsenate

viii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Nhu cầu sử dụng nước sạch nông thôn nước ta rất cấp thiết. Số lượng người dân
nông thôn sử dụng nước ngầm cho sinh hoạt lớn (khoảng 31% người dân nông thôn sử
dụng nước giếng khoan, 31,2% sử dụng giếng đào) (Bộ Y Tế, 2008). Chất lượng nước
ngầm của một số nguồn nước không đảm bảo vệ sinh do nhiễm những thành phần
không tốt cho sức khỏe, trong đó thành phần kim loại nặng ảnh hưởng không nhỏ đến
chất lượng nước ngầm. Asen là kim loại gây nhiễm độc nước ngầm phổ biến trên thế
giới và Việt Nam.
Cồn Thới Sơn thuộc huyện Châu Thành tỉnh Tiền Giang là nơi có hàm lượng
asen lớn nhất ở tỉnh Tiền Giang (Nguyễn Tấn Phong, 2008). Tại đây có hai trạm cấp

nước đang hoạt động để cung cấp nước sử dụng cho người dân. Trạm 1 đang hoạt
động với công suất 22 m3/h đã qua hệ thống xử lí asen do sở KHCN tỉnh Tiền Giang
thiết kế (công suất thiết kế là 10 m3/ h). Trạm 2 hoạt động với 22 m3/h chưa qua hệ
thống xử lí asen. Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên nên tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu
thiết kề hệ thống xử lí nước ngầm bị nhiễm asen tại cồn Thới Sơn với lưu lượng 30
m3/h” tại trạm cấp nước thứ 2 ở Thới Sơn.
1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Về ý nghĩa khoa học, do những nghiên cứu xử lí asen ở đồng bằng sông Cửu
Long ít cho nên đề tài thực hiện là một tài liệu nghiên cứu về xử lí asen cho các vùng
khác ở đồng bằng sông Cửu Long nói riêng và cả nước nói chung.
Về ý nghĩa thực tiễn, nghiên cứu giải quyết được sự lựa chọn phương án thiết kế
thích hợp để xây dựng hệ thống xử lí nước nhiễm asen cho trạm cấp nước thứ 2 ở Thới
Sơn.
1.3. Mục tiêu của đề tài
Trước hết đề tài sẽ được thực hiện qua việc khảo sát tính chất và những thành
phần trong nguồn nước ngầm ở đây. Trên cơ sở kết quả khảo sát kết hợp với các tài
1


liệu xử lí asen, kết quả các nghiên cứu, thí nghiệm, hệ thống xử lí asen thực đã có trên
thế giới đề ra qui trình xử lí thích hợp nhất. Tiếp đến, mô hình thử nghiệm sẽ được
thiết kế và vận hành để kiểm tra lại khả năng xử lí của vật liệu lựa chọn. Cuối cùng là
thiết kế một hệ thống xử lí nước đạt tiêu chuẩn nước cấp sinh hoạt với giá thành chấp
nhận được đối với người dân trong vùng.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về asen
2.1.1. Khái quát.
Asen là nguyên tố thứ 33 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học
có kí hiệu là As. Asen hiện diện trong nước ngầm trong trạng thái yếm khí dưới dạng
As(III) và dạng trung tính. Khi tiếp xúc với không khí (nước mặt) một phần lớn As(III)
sẽ chuyển hóa thành As(V). Asen có thể tồn tại với lượng lớn trong tự nhiên ở dạng
arsenopyrite hoặc các hợp chất khác với lưu huỳnh. Asen không gây mùi khó chịu khi
có mặt trong nước. Asen là một nguyên tố không chỉ có trong nước mà còn có trong
không khí, đất, thực phẩm và có thể xâm nhập vào cơ thể con người (Ueki K. và CS,
2004).
2.1.2. Nguyên nhân nguồn nước bị nhiễm asen.
Tại những khu vực có quặng chứa asen khi có dòng nước chảy qua sẽ mang asen
đã bị phong hoá vào trong nước. Sự suy thoái nguồn nước ngầm làm cho các tầng
khoáng chứa asen bị phong hoá, asen từ dạng khó tan chuyển sang dạng tan được
trong nước. Sự khử các oxihidroxit của sắt và mangan bởi vi khuẩn yếm khí sẽ làm
cho lượng asen đã hấp thụ trên các hạt mịn của oxithidroxit sắt hoặc mangan chuyển
thành dạng tan. Ngoải ra một số hoạt động trong công nghiệp, nông nghiệp phát tán
những chất chứa asen vào mạch nước ngầm. Tất cả những nguyên nhân trên làm cho
nguồn nước bị nhiễm asen không những ở nước ngầm mà còn ở trong nước mặt (Mai
Thanh Truyết, 2005).
2.1.3. Độc tính của asen
Asen là một chất rất độc. Người bị ngộ độc cấp tính bởi asen sẽ có biểu hiện khát
nước dữ dội, đau bụng, nôn mửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím,
bí tiểu và tử vong nhanh. Người sử dụng nước nhiễm asen sau một thời gian thì có thể
mắc những bệnh như bệnh Bowen, bệnh sừng hoá, bệnh đen và rụng móng chân, bệnh
ung thư, đột biến gen. Bệnh Bowen có biểu hiện đầu tiên là một phần cơ thể đỏ ửng,
3


sau đó bị chảy nước và lở loét. Bệnh sừng hoá có biểu hiện là các đinh cứng màu trắng

gây đau đớn xuất hiện ở tay, chân, những phần cơ thể cọ xát nhiều hoặc tiếp xúc ánh
sáng nhiều. Bệnh đen và rụng móng chân có biểu hiện là hoại tử, rụng dần từng đốt
ngón chân. Bệnh ung thư do sử dụng nước nhiễm asen lâu ngày có rất nhiều dạng như
ung thư gan, ung thư phổi, ung thư bàng quang và ung thư thận. Ảnh hưởng độc hại
đáng lo ngại nhất của asen tới sức khoẻ là khả năng gây đột biến gen của asen khi xâm
nhập vào trong cơ thể tạo ra những căn bệnh phức tạp khác.
2.2. Tình hình nhiễm độc asen trên thế giới và Việt Nam.
2.2.1. Tình hình nhiễm độc asen trên thế giới
Ở Bangladesh, người dân bị nhiễm asen chủ yếu do sử dụng nước giếng của
UNICEF tài trợ nhằm hạn chế sự lây lan của căn bệnh tiêu chảy vào những năm 70.
Có khoảng 1/5 trong số 8 triệu giếng có nồng độ asen trên mức tiêu chuẩn nước uống
Hàng nghìn mẫu nước và xác định 900 ngôi làng đang sử dụng có nồng độ asen trên
mức cho phép (David Bradley, 2000).
Ở Tây Bengal (Ấn Độ), nguồn nước cung cấp cho 6 quận với tổng dân số hơn 30
triệu người có nồng độ asen trong nước cao hơn tiêu chuẩn. Có đến 37 khu nhà ở trong
6 quận này và khoảng 800 nghìn người trong 312 khu làng sử dụng nguồn nước bị
nhiễm asen làm nước uống và ít nhất có đến 75 nghìn người bị tổn thương da do chất
độc asen (Amit Chatterjee và CS, 1995).
Một số địa phương của Hoa Kì như Fallon, Nevada, có nồng độ asen cao trong
nước ngầm (lớn hơn 0,08 mg/l) (Frederick Rubel, 1985). Ở Arizona có khoảng 35%
giếng nước không được tiếp tục sử dụng và ở California là 38% do nhiễm asen (Singh
A.K, 2006). Thậm chí nước mặt của sông Verde ở Arizona đôi khi nồng độ asen trên
0,01 mg/l, đặc biệt là khi có các nguồn nước ngầm chảy vào sông.
Ngoài ra, nguồn nước ngầm của một số quốc gia khác cũng bị nhiễm asen như
Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam…
2.2.2. Tình hình nhiễm độc asen ở Việt Nam
Asen có mặt trên lãnh thổ Việt Nam ở ba vùng miền núi, đồng bằng, đới duyên
hải nhưng tập trung chủ yếu ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng và các tỉnh đồng bằng
sông Cửu Long (Mai Thanh Truyết, 2005).

4


Ở đồng bằng sông Hồng, nồng độ asen tập trung ở các tỉnh Phú Thọ, Bắc Giang,
Hưng Yên, Hà Nam, Nam Định, Thanh Hóa và thành phố Hà Nội. Tỷ lệ các giếng có
nồng độ asen từ 0,1 mg/l đến 0,5 mg/l của các xã dao động từ 59,6 - 80%.
Ở đồng bằng sông Cửu Long, nồng độ asen tập trung ở các tỉnh An Giang, Đồng
Tháp, Long An, Kiên Giang. Tại An Giang, trong số 2.700 giếng khoan có đến 544
giếng có nước nhiễm asen. Tại Long An, trong 4.876 mẫu nước ngầm được khảo sát
có 56% số mẫu nhiễm asen. Tại Đồng Tháp, trong tổng số 2.960 mẫu nước ngầm có
trên 67% số mẫu nhiễm asen. Tại Kiên Giang, trong số 3.000 mẫu nước ngầm có trên
51% số mẫu nhiễm asen. Tại TP. HCM, mức độ ô nhiễm asen trong nước ngầm, nước
đóng chai là không đáng kể (Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, 2007).
2.3. Tình hình cấp nước sinh hoạt ở nông thôn Việt Nam
Theo kết quả khảo sát thống kê của UNICEF và Bộ Y tế, trong tổng số hộ dân ở
nông thôn mới chỉ có 11,7% được sử dụng nước máy, 31% sử dụng giếng khoan,
31,2% sử dụng giếng đào, số còn lại chủ yếu dùng nước ao hồ, nước mưa và nước đầu
nguồn sông suối. Một số lượng lớn người dân vẫn chưa được hưởng lợi từ chương
trình nước sạch nông thôn của nhà nước, vẫn còn nhiều hộ sử dụng nước không hợp vệ
sinh từ ao, hồ, sông suối. Một số tỉnh áp dụng chương trình không hiệu quả, nước cấp
cho nhân dân không đạt chất lượng. Vì vậy nhu cầu nước sạch ở nông thôn rất cấp
thiết.
100.0
Toàn quốc
Đô thị
Nông thôn
Trung bình

Tỷ lệ %

80.0

60.0
40.0

20.0

0.0
1991

1994

1995

2000

2005

2010

Biểu đồ 2.1: Tỷ lệ các hộ gia đình được sử dụng nước sạch, xu hướng thời gian

5


Nguồn : TCTK – 1991, 1995, MICS II-2000 (Báo cáo diễn biến môi trường Việt
Nam 2003)
2.4. Tổng quan về các công nghệ xử lí nước nhiễm asen đang được áp dụng.
Có nhiều kĩ thuật xử lí asen nhưng đều dựa trên bốn phương pháp xử lí chính là:
Keo tụ tạo bông, hấp phụ qua lớp vật liệu, trao đổi ion, thẩm thấu. Sự lựa chọn phương

pháp dựa vào hiệu quả xử lí, khả năng áp dụng và những ưu thế về mặt kĩ thuật. Ngoài
ra nó còn phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế và khả năng chấp nhận
của cộng đồng tại nơi xử lí.
2.4.1. Phương pháp keo tụ tạo bông
Phương pháp keo tụ tạo bông là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để xử
lí nước nhiễm asen trong nước ngầm. Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn oxi hoá As(III)
thành As(V). Giai đoạn thứ hai là giai đoạn phản ứng keo tụ của hóa chất keo tụ với
As(V) tạo thành các bông cặn. Giai đoạn thứ ba là giai đoạn tách bông cặn ra khỏi
nước bằng lắng và lọc. Phương pháp này có thể khử asen dưới 0,05 mg/l, trong một số
trường hợp có thể dưới 0,01 mg/l. Hoá chất keo tụ rất đa dạng, việc lựa chọn hoá chất
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như các hợp chất của asen, nồng độ asen, pH của nước và
các chất khác trong nước khác cần được xử lí (Robins và Robert G, 2001). Để tăng
hiệu quả keo tụ người ta thường hiệu chỉnh pH tối ưu cho quá trình tạo bông tương
ứng với từng loại hoá chất, thêm chất trợ keo tụ vào giai đoạn tạo bông. Trạng thái hoá
trị của asen, pH của nước, hợp chất của các kim loại khác có trong nước là những nhân
tố tố chính ảnh hưởng đến quá trình xử lí. Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí xử lí như
loại hoá chất sử dụng và liều lượng hoá chất sử dụng, mục tiêu xử lí, lượng bùn cặn
sinh ra sau khi xử lí (U.S. EPA, 2000).
2.4.2. Phương pháp lọc màng.
Phương pháp lọc màng có thể khử asen trong một phạm vi rộng về nồng độ.
Hiệu quả của phương pháp này tương đối cao nhưng rất nhạy cảm với các chất bẩn
trong nước và đặc tính của nguồn nước, mặt khác lượng chất sinh ra sau xử lí thì nhiều
hơn so với các phương pháp khác, khi sử dụng phương pháp này đòi hỏi chi phí phải
cao. Dựa vào kích thước các hạt mà màng có thể lọc mà người ta chia thành 4 loại
màng lọc MF, UF, NF, RO. Lọc màng NF và RO đòi hỏi áp lực lơn hơn (35000 105000 kg/m2) so với lọc MF và UF (3500 -70000 kg/m2) (U.S. Office Of Water,
6


2000). Phương pháp MF chỉ lọc được những hạt có kích thước lớn (lọc vật lí) với áp
lực nhỏ, màng NF và RO có thể lọc được những dạng không hoà tan của asen trong

nước (lọc hoá học) với áp lực cao cho nên phương pháp xử lí asen bằng màng thích
hợp nhất là lọc màng NF và màng RO còn phương pháp MF chỉ thích hợp khi kết hợp
với quá trình tạo bông. Các chất dễ gây tắc lọc, pH, nhiệt độ, trạng thái hoá trị asen là
những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả xử lí.
2.4.3. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp thụ có thể giảm asen trong nước bé hơn 0,05 mg/l, trong một
số trường hợp có thể giảm bé hơn 0,01 mg/l. Hiệu quả xử lí phụ thuộc rất nhiều những
chất bẩn có trong nước và tính chất của nguồn nước. Phương pháp này ít sử dụng hơn
phương pháp keo tụ nhưng phổ biến trong xử lí nước uống như là một phương pháp
làm tăng thêm chất lượng nước trong qui trình công nghệ. Lớp vật liệu hấp phụ sẽ
được cho vào trong một bồn, asen sẽ được hấp thụ vào lớp vật liệu này khi cho dòng
nước đi qua nó. Những chất hấp phụ thường sử dụng trong quá trình hấp phụ như
nhôm hoạt tính, hạt Fe(OH)3, FeO, MnO2, zeolite hoạt động bề mặt và những loại vật
liệu khác...Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử lí như hiện tượng tắc lọc do chất
rắn lơ lững, chất hữu cơ (Twidwell L.G., 1999), số oxi hoá của asen (U.S. EPA, 2000),
hiệu quả xử lí sẽ giảm khi tăng lưu lượng trên cùng một đơn vị vật liệu lọc, mỗi loại
vật liệu hấp phụ có một giá trị pH tối ưu cho hiệu quả xử lí (Twidwell L.G.,1999). Các
yếu tố ảnh hưởng đến chi phí xử lí bao gồm nồng độ các chất bị hấp phụ, loại vật liệu
hấp phụ và khả năng hoàn nguyên của nó, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lí.
Nồng độ chất bẩn đầu vào càng lớn thì yêu cầu phải thường xuyên thay thế hay hoàn
nguyên vật liệu. Vật liệu càng bền, càng dễ hoàn nguyên thì chi phí sẽ giảm. Đối với
những nguồn nước có tính chất thuận lợi cho xử lí thì ta tiết kiệm được một lượng chi
phí lớn vì vậy nên khảo sát nguồn nước, lựu chọn địa điểm trước khi đầu tư xây dựng
nhà máy xử lí.
2.4.4. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion có thể giảm asen xuống nồng độ dưới 0,05 mg/l, một
số trường hợp có thể giảm dưới 0,01 mg/l. Trao đổi ion là một phương pháp hoá học
mà tại đó trên bề mặt chất rắn các ion cần loại bỏ sẽ trao đổi với những ion tương tự
trong lớp vật liệu. Vật liệu trao đổi trong phương pháp trao đổi ion để khử asen là dạng
7

hạt keo được tạo thành từ các vật liệu hữu cơ, vô cơ, polime tự nhiên. Các yếu tố ảnh
hưởng đến hiệu quả xử lí như hoá trị asen, sự có mặt của các ion âm khác trong nước,
các chất dễ dính bám lên vật liệu, pH nguồn nước, các ion có khả năng tạo hợp chất
với asen. Sự có mặt của các ion âm trong nước sẽ cạnh tranh trao đổi với ion của asen,
kết quả là cần nhiều hơn ion trao đổi với asen hơn trong lớp vật liệu. Các chất dễ dính
bám lên vật liệu như chất hữu cơ, chất rắn lơ lững, canxi, sắt lên các hạt nhựa làm
ngăn cản sự tiếp xúc giữa ion dương trong hạt nhựa và các phức âm của asen
(U.S.EPA, 2000). Chi phí xử lí sẽ giảm đáng kể khi dùng những hạt nhựa có khả năng
hoàn nguyên tốt, chất lượng nước đầu vào thích hợp.
2.4.5. Phương pháp thấm hút
Phương pháp thấm hút được dùng để xử lí nước ngầm ở một vài nơi. Mặt dù đã
có nhiều vật liệu có thể sử dụng đối với phương pháp này nhưng chỉ có FeO và đá vôi
là được sử dụng. Trong phương pháp này dòng nước nhiễm asen sẽ đi qua các thành
chứa các vật liệu phản ứng bởi các khe, lớp vật liệu chắn cho dòng nước đi qua và thực
hiện các phản ứng theo các cơ chế như keo tụ, biến đổi chất, hấp phụ, trao đổi ion. Hoá
chất và vật liệu phản ứng như sắt hoá trị không, đá vôi, xỉ than, zeolite sunphat, nhựa
trao đổi ion. Chiều sâu sử dụng phương pháp này phải trên 9 m. Khi lựa chọn phương
pháp này nên chú ý đến cấu tạo địa chất, áp lực nước ngầm. Ngoài ra để bảo đảm tính
kinh tế và kĩ thuật nên xem xét chiều sâu lắp đặt, tính chất nguồn nước (U.S. EPA,
2001).
Phương pháp xử lí asen được sử dụng nhiều nhất là phương pháp kết tủa asen
sau đó cho dòng nước qua lắng, lọc và thử nghiệm trên thế giới là thử nghiệm những
phương pháp đạt hiệu quả cao, đặc biệt là phương pháp NF. Theo thống kê của EPA
vào năm 2002 trong 72 nhà máy xử lí asen có đến 45 nhà máy áp dụng phương pháp
keo tụ, 15 nhà máy áp dụng phương pháp hấp phụ, 7 nhà máy áp dụng phương pháp
trao đổi ion còn 5 nhà máy còn lại thì áp dụng phương pháp lọc màng và phương pháp
thấm hút asen. Trong tổng 60 pilot, có 25 pilot áp dụng phương pháp lọc màng, 24
pilot áp dụng phương pháp keo tụ, 8 pilot áp dụng phương pháp hấp phụ.

8


50
45
40
35
30

Nhà máy
Thử nghiệm

25

Hộ gia đình

20
15
10
5
0
Kết tủa

Lọc màng

Hấp phụ

Trao đổi
ion

Thấm hút

Biểu đồ 2.2: Số lượng áp dụng các công nghệ xử lí nước bị nhiễm Asen
Nguồn: (U.S. EPA; 2001)
2.5. Tình hình áp dụng công nghệ xử lí asen một số nơi trên thế giới và ở Việt
Nam
2.5.1. Công nghệ sử dụng cho quy mô hộ gia đình.
Phương pháp keo tụ bằng muối sắt (III) clorua và phương pháp lọc qua lớp cát
phủ sắt phù hợp và có hiệu quả cao cho thiết bị xử lí asen ở qui mô hộ gia đình. Thiết
bị xử lí bao gồm hai thùng nhựa có dung tích 35 l. Hai thùng được khoan lỗ cách đáy 4
cm nối với van bằng một ống nhỏ có đường kính D = 38 mm, thùng phía dưới chứa
lớp cát dày 20 cm. Thiết bị vận hành rất đơn giản gồm hai bước. Đầu tiên cho 25 l
nước thô vào thùng phía trên, cho thêm sắt (III) clorua (nồng độ 20 mg/l) và KMnO4
vào, tiếp đến khuấy nhanh đều khoảng một phút và khuấy chậm khoảng một phút rưỡi.
Sau đó nước được để lắng một tiếng rưỡi tồi mở van cho chảy xuống thùng phía dưới.
Nước sau khi qua thùng phía dưới có nồng độ asen khoảng 0,05 mg/l với nồng độ asen
trong nước thô là 0,1 mg/l (Ali và CS, 2001).
Thiết bị xử lí asen bằng phương pháp lọc hấp phụ bằng cát phủ sắt gồm một thùng
chứa nước thô và một cột lọc. Hầu hết các mẫu nước thu được sau khi đi qua thiết bị
9


này đều có nồng độ nhỏ hơn 0,02 mg/l, nồng độ asen lớn nhất thu được là 0,037 mg/l
trong 15 thiết bị áp dụng, một số thiết bị có nồng độ asen có thể giảm xuống dưới
0,015 mg/l trong khi nước đầu vào có nồng độ asen là 0,226 mg/l. Bên cạnh đó nồng
độ các thành phần khác như Fe, Mn, PO2-4, SiO2, NO3- cũng giảm đáng kể. Ưu điểm
lớn nhất của thiết bị này là không tốn hoá chất, và vật liệu này được rửa theo định kì.
Nhược điểm chính là nhanh bị tắc lọc ở lớp cát nhưng với nồng độ sắt vào khoảng 6-7
mg/l, thì hiện tượng tắc lọc nhanh không diễn ra, lớp cát lọc có thể rửa mỗi tháng một

lần. Yêu cầu của thiết bị này là xem xét chất lượng nước đầu ra thường xuyên sau 8
tháng vận hành nồng độ asen xử lí vẫn chưa đến 0,05 mg/l. Tuy vậy, phương pháp này
tương đối tốn kém cho lớp vật liệu cát phủ sắt (Ali và CS, 2001).
Thiết bị lọc cát sinh học BSF là công trình có hiệu quả cao, kĩ thuật ít tốn kém
được sử dụng để khử asen trong nước ngầm lẫn nước mặt. Việc sử dụng BSF góp phần
cải thiện cuộc sống của hàng trăm triệu người ở Bangladesh, Ấn Độ, NêPan, Pakistan,
Mexico. Thiết bị BSF bằng nhựa được chế tạo trên nhiều vùng như Dhanhu
(Bangladesh), Calgary, Alberta(Canada), Grand Rapid, Michigan (Hoa Kì). Hiệu quả
xử lí phụ thuộc vào loại cát lọc, thông số thiết kế và sự vận hành. Sự vận hành tương
tự như vận hành các bể lọc thông thường nhưng nước nước thô cần phải tiền xử lí bằng
hai hoá chất phổ biến và không đắt là NaClO, và Fe2(SO4)3 . Bước đầu tiên là cho
NaClO vào trong nước và khấy đều đến khi trong trong nước có mùi clo. Quá trình
này đảm bảo những hợp chất hữu cơ phức tạp và chất hữu cơ không hoà tan sẽ chuyển
về điều kiện dể dàng tiếp xúc với Fe2(SO4)3. Bước thứ hai là cho 600 mg/l Fe2(SO4)3
vào trong thùng đó (20 l) và khuấy nhanh. Khi cho Fe2(SO4)2 vào nước, lập tức nước
có màu hơi đỏ, để cho nước đứng yên ít nhất là 1tiếng sau đó khuấy lại một lần nữa.
Sự khuấy trộn đảm bảo rằng asen có thể bị bắt giữ và khử asen tốt nhất bằng BSF.
Nước sau đó được phân phối cẩn thận vào thiết bị lọc. BSF có thể khử phần màu hồng
với hiệu suất khoảng 98% asen và các vi khuẩn gây bệnh không diệt được bằng clo.
Hiệu quả xử lí của BSF không bị ảnh hưởng bởi các chất hữu cơ không hoà tan trong
nước. Hầu hết các phương pháp bị ảnh hưởng bởi thành phần này. BSF có thể được
vận hành liên tục 24 tiếng. Nó có thể được làm sạch và không cần phải chi phí cho
việc thay thế lớp vật liệu. Công suất của một BSF ở một làng ở Bangladesh là 20 l/h.
BSF có thể khử được cả sắt và và vi khuẩn trong nước. Nước thải khi rửa BSF an toàn
10


và dễ dàng loại bỏ. Chi phí 1 thiết bị BSF khoảng tử 300$- 400$ cho một hộ gia đình
trong 1 năm và sử dụng đươc 5 năm.
Ở nước ta bắt đầu có những nghiên cứu, ứng dụng công nghệ xử lí asen ở qui mô

ở hộ gia đình. TS Bùi Quang Cư - Viện CNHH TP.HCM thuộc Viện KHCN Việt Nam
đã nghiên cứu sử dụng quặng pyrolusite để loại bỏ asen trong nước. Thành phần chủ
yếu của quặng là MnO2 và các thành phần còn lại là hợp chất kim loại khác từ sắt,
silic, nhôm... Ứng dụng pyrolusite để loại bỏ asen trong nước ngầm thực tế cho thấy
sau khi xử lý hàm lượng asen trong nước giảm từ 170 ppb xuống còn dưới 10 ppb
(0,01 mg/lít) theo Tiêu chuẩn Việt Nam và đạt tiêu chuẩn cho nước ăn uống. Cứ một
gam pyrolusite có thể lọc tối đa 0,175 mg asen trong một lít nước. Quặng có chứa
nhiều tạp chất khác nhau, nên cần phải nghiên cứu kỹ hơn để tránh làm thôi nhiễm
nguồn nước sau khi đã lọc sạch asen. Ngoài ra, việc xử lý bột quặng có chứa asen vẫn
còn đang được nghiên cứu. Asen là một chất vô cơ, nên không chuyển biến thành các
chất khác. Việc xử lý không cẩn thận sẽ trả asen lại vào nguồn nước.
Tóm lại các công nghệ xử lí asen áp dụng ở qui mô hộ gia đình đều dựa trên 4
phương pháp xử lí cơ bản trên. Tuỳ theo tính chất nước ngầm, điều kiện kinh tế, tập
quán của từng vùng mà các công nghệ được lựa chọn khác nhau. Qua một số công
nghệ được áp dụng ta thấy công nghệ áp dụng ở qui mô hộ gia đình có những ưu điểm
sau. Thứ nhất là thiết bị đơn giản dễ vận hành. Thứ hai là chi phi thấp phù hợp với
điều kiện kinh tế của người dân. Thứ ba là hiệu quả xử lí khá cao giảm nhiều những
tác hại của asen đối với sức khoẻ. Tuy những thiết bị này góp phần rất lớn trong việc
vải thiện sức khoẻ cho người dân ở những vùng nhiễm asen nhưng còn rất nhiều hạn
chế khi sử dụng các thiết bị này. Vận hành bằng thủ công sẽ phát sinh nhiếu vấn đế
như cho hoá chất không đúng liều lượng, thiết bị không vận hành liên tục sẽ giảm hiệu
quả. Các chỉ tiêu khác có thể vượt mức tiêu chuẩn. Sau một khoảng thời gian sử dụng,
hiệu quả xử lí không đảm bảo. Chất lượng nước đầu ra không được kiểm soát. Khi sử
dụng trong một thời gian dài thì tính kinh tế sẽ không cao, tỉ lệ thất thoát lớn hơn so
với qui mô lớn hơn. Đây chỉ là công nghệ tạm thời giải quyết nhu cầu hiện tại cho
nhân dân, nếu xét về lâu dài thì các công nghệ áp dụng nên ở qui mô lớn hơn.

11

2.5.2 Công nghệ sử dụng cho qui mô là một cộng đồng dân cư.
Hệ thống xử lí asen Macrolite(R)FM-236-AS ở MN tại Hoa Kì với công trình
chính là công trình lọc và lưu lượng thiết kế là 530 l/phút . Hệ thống bao gồm hai bể
phản ứng, mỗi bể có thể tích là 1,3 m3 nước; hai bể lọc áp lực mỗi bể có thể tích là 1
m3 nước. Nồng độ asen tổng trong nước thô dao động từ 0,032 mg/l đến 0,051 mg/l
trong đó nồng độ As(III) chiếm ưu thế với nồng độ trung bình 0,035 mg/l. Qúa trình
oxi hoá bằng clo được áp dụng trong quá trình oxi hoá As(III) thành As(V) và làm kết
tủa sắt trong nước trước khi qua bể lọc áp lực. Nồng asen trong nước sau xử lí trong hệ
thống này nằm trong khoảng từ 0,009 mg/l đến 0,019 mg/l trung bình khoảng 0,014
mg/l asen bị khử. Điều này chứng tỏ rằng nộng độ sắt trong nước không đủ lớn để hỗ
trợ cho quá trình xử lí asen dưới 0,01 mg/l. Nồng độ sắt hoà tan trong nước dao động
trung bình là 0,455 mg/l. Tỉ lệ giữa sắt hoà tan trong nước và asen hoà tan là 12:1. Sau
khi cho thêm FeCl3 với nồng độ của Fe 0,5 mg/l thì nồng độ asen sau khi xử lí trung
bình khoảng 0,006 mg/l. Tuy nhiên, một lượng sắt đi qua lớp vật liệu Microlite sẽ làm
tăng lượng sắt trong nước từ nồng độ bé hơn 0,025 mg/l đến 0,122 mg/l. Nước dùng
rửa lọc chiếm từ 2,2% đến 2,4% nước sau xử lí. Trước khi thêm FeCl3 nồng độ asen
trong nước rửa lọc là 0,123 mg/l đến 0,216 mg/l, nồng độ của sắt là từ bé hơn 0,025
mg/l đến 0,399 mg/l. Sau khi thêm FeCl3 thì nồng độ asen trong nước rửa lọc là từ
0,0064 mg/l đến 0,0092 mg/l; nồng độ sắt tăng lên từ 0,0273 mg/l đến 0,148 mg/l
(Wendy E. và Abraham S.C, 2006).
Hệ thống xử lí asen APU-300 ở Queen Anne thuộc Maryland ở Hoa Kì dựa trên
phương pháp hấp phụ với vật liệu SORB 33TM Severn Trent Service (STS). Hệ thống
bao gồm hai bể, mỗi bể chứa 2,16 m3 lớp vật liệu SORB 33TM. Lớp vật liệu này có
thành phần chủ yếu là các hạt sắt do hãng Bayer SG sản xuất cho STS. Hệ thống thiết
kế với lưu lượng 1,21 m3/phút, thời gian lưu trong mỗi bể hấp phụ là 3,8 phút. Hệ
thống đã xử lí được khoảng 56155,68 m3 nước. Nồng độ asen tổng trong nước thô dao
động từ 0,0183 mg/l đến 0,0258 mg/l, nồng động trung bình lá 0,0187 mg/l. Sau khi
thêm clo trước khi đưa vào bể hấp phụ, nồng asen trong nước sau xử lí đạt được 0,009
mg/l. Bởi vì ít có sự thay đổi áp lực trong bốn tháng vận hành và không có nơi để chứa
nước rửa lọc cho nên trong 6 tháng hệ thống này chỉ được rửa lọc một lần. Nước rửa

12


lọc này được chứa và được vận chuyển đến nhà máy xử lí nước thải Stevensville xử lí
(Jeffrey L. và Abraham S.C, 2006).
2.6. Các xu hướng nghiên cứu trên thế giới
2.6.1. Các xu hướng xoay quanh vật liệu truyền thống.
Từ bốn phương pháp xử lí asen nêu trên các nhà khoa học trên thế giới nghiên
cứu sâu vào từng quá trình nhằm tối ưu hoá hiệu quả xử lí. Các nghiên cứu thường
xoay quanh các thiết bị xử lí nhỏ phù với điều kiện kinh tế cũng như các điều kiện tự
nhiên sẵn có ở địa phương như vật liệu xử lí, tính chất nguồn nước, tập quán sử dụng
nước. Các thiết bị này có thể được chế tạo từ những vật liệu sẵn có như thùng chứa
nước, cát lọc, than lọc rất thích hợp cho những hộ dân cư ở những nước nghèo. Ví dụ
như thiết bị KAF (Kanchan Arsenic Filter) do viện Kĩ Thuật hợp tác với tổ chức Sức
Khoẻ Cộng Đồng và Môi Trường ở Nepan nghiên cứu dựa trên lớp cát và các thùng
nhựa có sẵn ở Nepan (Peter Thomson, 2008). Đối với những nước có điều kiện tốt hơn
thì những thiết bị xử dụng để xử lí asen thường là các thiết bị lọc được sản xuất trên thị
trường với giá cả và hiệu quả xử lí chấp nhận được. Xuất phát từ yêu cầu chất lượng
nước ngày càng cao hơn ở các nước phát triển, các chuyên gia thường đầu tư nghiên
cứu các phương pháp xử lí asen có hiệu quả cao như phương pháp lọc màng, lọc nano,
điện phân...trong các thiết bị. Ở qui mô lớn hơn các nghiên cứu thường tập trung
nghiên cứu khả năng xử lí cũng như hiệu quả xử lí của từng loại hoá chất, từng loại vật
liệu có thể sử dụng cho một cơ chế xử lí nào đó. Ví dụ như trong quá trình oxi hoá
As(III) thành As(V) ở giai đoạn tiền xử lí thì có rất nhiều chất oxi hoá được nghiên
cứu như clo, ozon, oxi, penmanganate; trong các chất keo tụ thì hiệu quả xử lí của
FeCl3 tốt hơn Al2(SO4)3 hoặc nghiên cứu hiệu quả xử lí của vật liệu hấp phụ bằng
nhôm hoạt tính, sắt oxit... Việc xác định các giá trị cho yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả
rất có ý nghĩa khi ứng dụng vào thực tế. Ví dụ như xác định giá trị pH tối ưu cho quá
trình keo tụ bằng FeCl3, nồng độ asen thích hợp cho phương pháp lọc...

2.6.2. Xu hướng nghiên cứu vật liệu, phương pháp mới.
Ngoài việc nghiên cứu các vật liệu truyền thống, các nhà khoa học cũng tìm
kiếm nghiên cứu những vật liệu mới, kĩ thuật mới để xử lí asen trong nước có hiệu quả
hơn cả về mặt công nghệ và mặt kinh tế. Ví dụ như vỏ cam được các nhà khoa học của
trường đại học Saga Nhật Bản nghiên cứu dùng làm vật liệu hấp phụ asen nhằm tìm
13


kiếm một vật liệu rẻ, có sẵn và thân thiên” với môi trường ( Kedar Nath Ghimire và
CS, 2003). Hoặc công nghệ xử lí asen dựa trên qúa trình oxi hoá quang học As(III)
thành As(V) nhờ tinh thể TiO2 hấp thụ ánh sáng mặt trời cũng được nghiên cứu nhằm
tận dụng được nguồn năng lượng có sẵn trong tự nhiên cho quá trình xử lí ( Maria E.
Pena và CS, 2005). Ngoài ra còn có một số nghiên cứu về phương pháp xử lí mới như
phương pháp xử lí asen bằng vi sinh như nghiên cứu xử lí asen và các kim loại khác
bằng vi khuẩn khử SO42- (Daniel Teclu và CS, 2008) hoặc sử dụng một số loại vi sinh
tích luỹ kim loại để xử lí (Simon Silver, 2000). Dựa trên sự thế chỗ các phân tử
photpho lipit trong tế bào do asen khi xâm nhập tế bào, tiến sĩ Lê Quốc Tuấn khoa
Công Nghệ Môi Trường, trường đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã có
những nghiên cứu khả năng hấp phụ asen bằng tế bào (Lê Quốc Tuấn, 2008).
Tóm lại, tuỳ vào tình hình nhiễm asen trong nguốn nước và điều kiện kinh tế,
trình độ kĩ thuật của từng nước từng khu vực mà có các xu hướng nghiên cứu khác
nhau về công nghệ xử lí asen trong nước nhưng mục tiêu chung của các nghiên cứu là
xử lí nước nhiễm asen để nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.
2.7. Tổng quan các quá trình áp dụng cho các công nghệ xử lí asen
2.7.1. Quá trình oxi hoá.
Asen tồn tại trong nước ngầm hầu hết ở dạng As(III) và As(V), quá trình hấp phụ,
trao đổi ion có hiệu quả rất thấp đối với As(III), cao đối với As(V) vì vậy yêu cầu oxi
hoá As(III) thành As(V) là điều kiện quyết định đến hiệu quả xử lí asen. As (III) dễ
dàng bị oxi hoá bởi các tác nhân oxi hoá như Clo, KMnO4, O3…nhưng rất chậm đối
với O2 trong tự nhiên (thời gian oxi hoá có thể mất đến nhiều ngày) (Pierce and

Moore, 1982)

14