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

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 nước giếng bằng phương p

NGUYỄN THỊ KHUYÊN

Tên 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 NHAI, TỈNH THÁI NGUYÊN”

KHÓA LUẬN THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường

Khóa học : 2011 – 2015

Thái Nguyên, 2015

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN THỊ KHUYÊN

Tên 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 NHAI, TỈNH THÁI NGUYÊN”

KHÓA LUẬN THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Khoa học môi trường

Khóa học : 2011 – 2015 Giảng viên hướng dẫn : ThS Hà Đình Nghiêm

THÁI NGUYÊN, 2015

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 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”

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

VSATTP : Vệ sinh an toàn thực phẩm VSMT : Vệ sinh môi trường

YHLĐ : Y học lao động

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 khoanxã 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

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

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 TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG 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

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

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

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 Nhai- Tỉnh 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

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 nước 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

- 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)

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)

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 + H2 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

CaCO3 (canxit) + CO2 +H2O Ca2+ + 2HCO3- + MgCO3

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:

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 105-

110 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:

- 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

(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

mưa xuống mặt đất

chất hữu cơ + các loài vi sinh CO2 Lớp trên của đất

CO2 + H2O H2CO3

mặt đất

Quá trình ngấm xuống của các axit yếu Đất

CaCO3 + H2CO3 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 H2CO3trong đất tăng lên do phản ứng:

* Ảnh hưởng của nước ngầm đến sinh hoạt và sức khỏe con người

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:

Bảng 2.1: Ảnh hưởng của kim loại nặng trong nước ngầm đối với sức

khỏe con người Tên kim

loại nặng

Mức độ gây hại Biểu hiện và hậu quả

Cadium – Cd XXX -Ngắn hạn: gây tiêu chảy, tổn thương gan

-Lâu dài: gây bệnh thận, và ti mạch, nội tạng Nicken – Ni XX Dài hạn: giảm cân, hại tim, phổi gan

Selenium – Se XX Rụng tóc, móng ngón tay, ngón chân và vấn đề

tim mạch

Antiony – Sb XX Tăng Cholesterol trong máu và giảm đường

huyết

Mangan – Mn X Chuyển màu nước từ nâu đen, gây cặn đen và

vị tanh

Sắt – Fe X Màu cam đỏ trong nước có váng sắt, vị tanh

Thủy ngân –

(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

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:

- 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 nước ngầm

Làm giàu oxy để tăng thế oxy hóa khử của nước, khử các chất bẩn dạng khí hòa tan vào nước

Clo hóa sơ bộ

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 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

Quá trình lắng

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

vi khuẩn

Quá trình lọc Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng,

nhưng có khả năng dính lên bề mặt hạt lọc

Hấp thụ và hấp

phụ bằng than

hoạt tính

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

lý truyền thống không đạt yêu cầu

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

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

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 Cl2

Hình 2.2: Mô hình đơn giản xử lý nước ngầm

Bể chứa nước sạch Clo hóa an

toàn

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

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

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) 6 - Lớp đá hoặc gạch vỡ

3 - Nia đá dày 20cm 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 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 nước giếng được 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

Bể chứa tiếp xúc

để khử trùng

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:

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])

* 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

Hạt Aluwat có phạm vi ứng dụng cao Có khả năng thay thế đồng thời cả cát thạch anh, hạt xúc tác và than hoạt tính trong quy trình công nghệ xử lý nước Hạt Aluwat sử dụng trong công nghệ lọc nước có dạng viên tròn đường kính 6 – 8mm, màu nâu đỏ Loại hạt này được dùng để nâng và ổn định độ pH của nước khoảng từ 6,5 – 8,0 Đồng thời nó còn trở thành chất xúc tác ở quá trình khử sắt, khử các kim loại nặng như đồng, kẽm, crôm, niken, khử các chất phóng

xạ, Arsen, Flo trong nước Mặt khác hạt Aluwat có tác dụng làm giảm lượng nitrogen (nitrat, nitrit, amoni), photphat, giảm hàm lượng một số tạp chất hữu cơ

có trong nước, giảm hàm lượng dầu [17]

2.3.3.3.Than hoạt tính

Than hoạt tính là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố cacbon ở dạng vô định hình (bột), một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit (ngoài cacbon thì phần còn lại thường là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát) Than hoạt tính

có diện tích bề mặt ngoài rất lớn, nếu tính ra đơn vị khối lượng thì là từ 500 đến

1500 m2/g do vậy nó là một chất lý tưởng dùng để lọc hút nhiều loại hóa chất Bề mặt riêng rất lớn của than hoạt tính là hệ quả của cấu trúc xơ rỗng mà chủ yếu là do thừa hưởng từ nguyên liệu hữu cơ xuất xứ, qua quá trình chưng khô (sấy) ở nhiệt độ cao, trong điều kiện thiếu khí Phần lớn các vết rỗng, nứt vi mạch đều có tính hấp phụ rất mạnh và chúng đóng vai trò các rãnh chuyển tải (kẽ nối) Than hoạt tính thường được tự nâng cấp (ví dụ, tự rửa tro hoặc các hóa chất tráng mặt) để lưu trữ lại được những thuộc tính lọc hút, để có thể thấm hút được các thành phần đặc biệt như kim loại nặng Than hoạt tính được chế biến thành nhiều dạng như: thanh, ống, viên, hạt bột (Nguyễn Duy Thông) [16]

2.3.3.4.Than củi

Dạng cacbon xốp màu đen, sản xuất bằng cách đốt gỗ hoặc các chất hữu cơ khác trong điều kiện không có không khí Than củi có nhiều công dụng từ nhiều thế kỷ trước Vì nó tỏa nhiệt cao khi cháy (1.1000C), than củi được dùng trong lò cao và lò thổi trước khi người ta phát triển dùng than cốc Nó cũng được dùng trong quá trình công nghiệp điều chế axit axetic, trong sản xuất nhựa gỗ và dầu

gỗ, và (khi được sản xuất từ cây bu lô hoặc cây liễu) được dùng làm một thành phần của thuốc súng [18]

2.3.3.5 Sỏi cuội

Sỏi cuội là một loại đá mảnh vụn được mài mòn do gió, nước chảy, sóng biển, có kích thước từ 2cm – 3 cm Các hạt cuội có rất nhiều màu sắc và kiểu mẫu khác nhau, và chúng có thể có nhiều đặc điểm giống thạch anh và đá trầm

tích Tác dụng chủ yếu của sỏi cuội là tạo khoảng trống để thu gom nước Nếu không có lớp này khi tiến hành sục rửa, lớp cát bên trên sẽ gây tắc hệ thống lọc, sỏi cuội cũng là giá bám của các vi sinh vật sinh sống và phát triển

2.3.3.6 Cát thạch anh

Cát thạch anh là các mảnh vụn thạch anh có thành phần dyoxyt sillic có kích thước bé từ 0,5mm – 1mm, thường có dạng lăng trụ lục giác, màu sắc rất đa dạng nhưng phổ biến nhất là loại không màu, màu trắng sữa và màu xám Cát thạch anh được sử dụng trong lọc nước để lọc các thành phần lơ lửng có kích thước hạt nhỏ không có khả năng kết tủa khi đển lắng tự nhiên Trong quá trình lọc, trên bề mặt cát thạch anh sẽ tạo ra lớp màng lọc hỗ trợ cho quá trình lọc, đặc biệt khi Fe(OH)3 kết tủa trên bề mặt cát thạch anh sẽ giúp hấp phụ các kim loại nặng Cát thạch anh là tác nhân rất tốt trong việc giữ các kết tủa dạng bông có độ nhớt cao, rất khó tách và khó lọc Sử dụng cát thạch anh có nhiều ưu điểm, không tham gia phản ứng với các tác nhân hóa học có trong nước và không làm ảnh hưởng đến chất lượng nước Cát thạch anh có thể sử dụng lâu dài, có thể rửa lọc thường xuyên khi bề mặt lọc lắng cặn thành những lớp dày Cát thạch anh có kích thước hạt nhỏ, có bề mặt riêng lớn nên hiệu quả lọc cao (Trần Đức Văn) [17]

2.3.3.7 Cát mịn

Cát là vật liệu dạng hạt nguồn gốc tự nhiên bao gồm các hạt đá và khoáng vật nhỏ và mịn Cát được dùng như là một thuật ngữ trong lĩnh vực địa chất học, kích thước cát hạt cát theo đường kính trung bình nằm trong khoảng từ 0,0625 mm tới 2 mm (thang Wentworth sử dụng tại Hoa Kỳ) hay từ 0,05 mm tới

1 mm (thang Kachinskii sử dụng tại Nga và Việt Nam hiện nay) Thành phần phổ biến nhất của cát tại các môi trường đất liền trong lục địa và các môi trường không phải duyên hải khu vực nhiệt đới là silica(điôxít silic hay SiO2), thường ở dạng thạch anh, là chất với độ trơ về mặt hóa học cũng như do có độ cứng đáng

kể, nên có khả năng chống phong hóa khá tốt Trong môi trường cát thường được dùng để lọc nước [13]

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng xử lý nước giếng bằng phương pháp tự oxy hóa và hấp phụ trên một số vật liệu có sẵn tại xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên

3.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước giếng tại xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành

- Địa điểm nghiên cứu: Xã La Hiên, Huyện Võ Nhai, Tỉnh Thái Nguyên

- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 08/2014 đến tháng 12/2014

3.3 Nội dung nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi

3.3.1 Điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu

3.3.2 Đặc trưng của nguồn nước tại xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên 3.3.3 Xác định công thức tối ưu trong xử lý nước giếng

3.3.4 Xác định lưu lượng dòng chảy tối ưu trong xử lý nước giếng

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp

- Thu thập các số liệu, tài liệu, văn bản pháp luật có liên quan đến tài nguyên nước

- Thu thập các thông tin qua sách, báo, internet,

- Tài liệu về các văn bản luật và văn bản dưới luật liên quan đến tài nguyên nước

- Kế thừa và tham khảo các kết quả đã đạt được của các báo cáo, đề tài liên quan đến vấn đề nghiên cứu

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp

Điều tra trực tiếp và tiến hành lấy mẫu nước giếng tại xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên và tiến hành phân tích các chỉ tiêu trong phòng thí nghiệm khoa Môi Trường

3.4.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1 Xác định khả năng xử lý nước giếng của các mô hình sử dụng

hai phương pháp là tự oxy hóa và hấp phụ Từ đó tìm ra mô hình xử lý tối ưu

- Nước giếng được lấy tại máy bơm nước giếng khoan tại hộ gia đình bà Lưu Thị Tám, xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên