Đồ Án môn học Xử Lý Nước Cấp Nhóm 3
PHẦN MỞ ĐẦU
Hiện nay, một số nơi như các cơ quan, xí nghiệp, nhà trường,… vẫn sử dụng
nước dùng trong sinh hoạt và sản xuất là khai thác các nguồn nước ngầm bằng cách
khoan các giếng công nghiệp, nước giếng khoan có trữ lượng ổn định và chất lượng
tốt nhất. Tuy nhiên trở ngại cho việc dùng nước ngầm hiện nay là trong thành phần
nước ngầm thường bị nhiễm các hợp chất của kim loại nặng ở dạng hoà tan như:
Fe(OH)
2
; Fe(HCO
3
)
2
; Mn(HCO
3
)
2
... , các cặn lơ lửng. Đặc biệt do sự ô nhiễm môi
trường ngày càng ra tăng nên nguồn nước ngầm còn có thể bị nhiễm các hợp chất
Nitơ và một số hợp chất hữu cơ khác. Các kim loại nặng Mn, Cr,... các gốc NO
2
,
NH
4
+
... và đặc biệt nguy hiểm nếu chứa một lượng Asen > 0,01mg/l gây nên một số
bệnh nguy hiểm, có thể dẫn đến tử vong .
Các điều tra sơ bộ ở một số địa phương cho thấy, hàm lượng asen trong nước
ngầm ở nhiều nơi vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước ăn uống và sinh hoạt,
cao nhất là các tỉnh ở Đồng Bằng Bắc Bộ như Hà Nam, Hà Nội, Hưng Yên, Hà
Tây, Phú Thọ... Hàm lượng asen ở một số điểm cao gấp nhiều lần mức cho phép

Hải Dương. Ở đồng bằng sông Cửu Long, cũng phát hiện nhiều giếng khoan có
nồng độ asen cao nằm ở Đồng Tháp và An Giang.
Trang 2
Đồ Án môn học Xử Lý Nước Cấp Nhóm 3
Sự ô nhiễm asen ở miền Bắc phổ biến hơn và cao hơn miền Nam. 1/4 số hộ
gia đình sử dụng trực tiếp nước ngầm không xử lý ở ngoại thành Hà Nội đã bị ô
nhiễm asen, tập trung nhiều ở phía Nam thành phố, Thanh Trì và Gia Lâm (18,5%).
Ở khu vực Hà Nội, Theo kết quả phân tích của Văn phòng đại diện UNICEF
tại Hà Nội và Trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn trung
ương 6 tháng đầu năm 1999 cho thấy, mẫu nước của 351 trong số tổng số 519 giếng
khoan ở Quỳnh Lôi (Hai Bà Trưng - Hà Nội) được phân tích thì có 25% số mẫu có
hàm lượng Asen vượt tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và nếu theo tiêu chuẩn của
Tổ chức y tế thế giới (WHO là 0,01 mg/l) thì có tới 68% vượt tiêu chuẩn cho phép.
Tại tỉnh Thanh Hóa đã tiến hành phân tích Asen trong nước của 201 lỗ khoan
nông tại các huyện Hoằng Hóa, Nông Cống, Thiệu Hóa. Đa số các lỗ khoan có hàm
lượng Asen nhỏ hơn 0,05 mg/l. Chỉ có 11 giếng khoan ở Thiệu Nguyên, huyện
Thiệu Hóa có Asen lớn hơn 0,05 mg/l, cao nhất đạt 0,1mg/l (4 giếng khoan).
Tại tỉnh Quảng Ninh đã phân tích Asen trong nước của 175 giếng khoan
nông tại các huyện Đông Triều, thành phố Hạ Long, thị xã Uông Bí, huyện Hưng
Yên. Tất cả 175 mẫu đều có hàm lượng Asen nhỏ hơn 0,05 mg/l, chất lượng nước ở
đây nhìn chung là tốt.
Tại tỉnh Hà Tây chỉ có 01 kết quả phân tích Asen trong nước lỗ khoan nông
có hàm lượng Asen lớn hơn 0,05 mg/l.
Tại thành phố Hải Phòng, đã phân tích Asen trong nước của 49 lỗ khoan
nông tại huyện An Hải, thị xã Đồ Sơn, quận Ngô Quyền, chỉ có 01 mẫu nước lỗ
khoan có hàm lượng Asen vượt tiêu chuẩn cho phép Việt Nam 3 lần.
Tại tỉnh Thái Bình, qua phân tích trong nước ngầm của 195 lỗ khoan nông tại
các huyện Đông Hưng, Hưng Hà, Kiến Xương, Quỳnh Phụ, Tiền Hải, Vũ Thư và
thị xã Thái Bình, kết quả tất cả 195 mẫu đều có hàm lượng Asen nhỏ hơn 0,05 mg/l.
Trang 3

gần các nhà máy hoá chất, những khu vực dân tự động đào và lấp giếng không đúng
tiêu chuẩn kỹ thuật khiến chất bẩn, độc hại bị thẩm thấu xuống mạch nước. Theo
điều tra của UNICEF, asen có trong tất cả đất, đá, các trầm tích được hình thành từ
nghìn năm trước tại Việt Nam, với nồng độ khác nhau. Thạch tín từ đá tan vào các
mạch nước ngầm. Vì vậy, mọi nơi trên lãnh thổ Việt Nam đều có nguy cơ nhiễm
asen.
1.3.Tác hại của ô nhiễm Asen .Asen - “sát thủ” vô hình
Asen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nước, cả
khi ở hàm lượng có thể gây chết người, nên không thể phát hiện.
Vì vậy, các nhà khoa học còn gọi asen là “sát thủ vô hình”.
Theo Tổ chức Y tế thế giới WHO cứ 10.000 người thì có 6
người bị ung thư do sử dụng nước ăn có nồng độ asen > 0,01 mg/l nước.Tại
Bangladesh, Ấn Độ, Việt Nam và Chile, thạch tín (asen) là mối đe dọa lớn đối với
sức khoẻ người dân.
Asen là một chất rất độc. Có thể chết ngay nếu uống một lượng bằng nửa hạt
ngô (bắp). Nếu 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. Nếu bị nhiễm độc asen ở mức độ thấp, mỗi ngày một ít với liều lượng
dù nhỏ nhưng trong thời gian dài sẽ gây: mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và
bạch cầu giảm, da sạm, rụng tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối
loạn nhịp tim, đau mắt, đau tai, viêm dạ dày và ruột, làm kiệt sức, ung thư...
Trang 5
Đồ Án môn học Xử Lý Nước Cấp Nhóm 3
Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của asen tới sức khoẻ là khả năng gây
đột biến gen, ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn tuần
hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục bộ cơ tim và
não), các loại bệnh ngoài da (biến đổi sắc tố, sạm da, sừng hoá, ung thư da...), tiểu
đường, bệnh gan và các vấn đề liên quan tới hệ tiêu hoá, các rối loạn ở hệ thần kinh
- ngứa hoặc mất cảm giác ở chi và khó nghe. Sau 15 - 20 năm kể từ khi phát hiện,
người nhiễm độc thạch tín sẽ chuyển sang ung thư và chết.

nặng khác.
Với bộ kit thử asen của Viện Địa chất, chỉ mất 7 phút để phát hiện có độc
chất asen trong nước hay không. Bộ kít có có giá 150.000 đồng, thử được 25 lần.
Với bộ kit này, có thể xác định được hàm lượng Asen trong nước từ 0,005mg/l đến
1,5mg/l
Bộ kit bao gồm một lọ phản ứng, một lọ giấy chỉ thị Asen, một lọ bột khử
cho 25 lần thử, một lọ dung dịch As-1 và panh gắp. Tất cả được chứa trong một
chiếc túi nhựa có kích cỡ bằng bàn tay. Người sử dụng chỉ cần đặt giấy chỉ thị vào
nắp lọ phản ứng, đổ mẫu nước, dung dịch và bột khử vào lọ phản ứng theo chỉ dẫn
rồi đậy chặt nắp lại. Nếu giấy chỉ thị chuyển sang màu vàng là biết nước có nhiễm
asen.
2.2.2.Chế tạo bình lọc asen trong nước sinh hoạt
Trang 7
Đồ Án môn học Xử Lý Nước Cấp Nhóm 3
Sử dụng đất sét, đá ong, đá son (limônit) đã được biến tính, các chuyên gia
khoa Hoá, Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, đã chế tạo thành công thiết bị xử lý
asen trong nước sinh hoạt, rất an toàn, tiện lợi cho các hộ gia đình.
Về cơ bản, bình lọc có cấu tạo như các bình lọc thông thường nhưng bộ cột
lọc có tính năng ôxy hoá và hấp phụ để giữ lại asen. Bình lọc có thể bằng inox hoặc
nhựa với hai ngăn. Ngăn thứ nhất chứa một cột hấp phụ làm từ các hạt đất sét, đá
ong và đá son đã được biến tính nhiệt và biến tính nhiệt hoá. Khi nước chảy qua cột
này, asen và mangan trong nước sẽ bị giữ lại, còn nước sạch chảy vào ngăn thứ hai
để sử dụng.
Theo tính toán, thiết bị xử lý asen quy mô hộ gia đình bằng inox có dung tích
20 lít có giá thành khoảng 450.000 đồng. Thiết bị tương tự nhưng bằng nhựa có giá
thành khoảng 300.000 đồng. Khi sản xuất hàng loạt, giá có thể rẻ hơn. Hộ gia đình
5 người sử dụng nước ăn uống thì trung bình một năm phải thay cột hấp phụ một
lần với chi phí khoảng 20.000 đồng.
Asen thu hồi triệt để có thể sử dụng vào mục đích khác hoặc đem chôn lấp
an toàn.

Ion sắt, canxi, mangan, thường gặp trong nước ngầm và cũng cần được xử lý: loại
bỏ sắt, mangan hay khử cứng cho nước bằng phương pháp vôi, sôđa. Trong các quá
trình xử lý đó có thể loại bỏ được một phần arsen hoặc có thể bổ xung trực tiếp các
yếu tố gây kết tủa từ ngoài vào.
Khi đưa Fe III, chủ yếu là FeCl
3
vào nước, sắt Arsenat hình thành rất nhanh
(khoảng 10 giây) thành không tan. Tích số tan của sắt arsenat là 10
-20
mol
2
/l
2
, vì vậy
nồng độ của arsen dư trong nước sau kết tủa theo tính toán lý thuyết là 0.0195µg/l.
Điều kiện pH tối ưu cho kết tủa arsen là 7, trong môi trường kiềm, song song
với sự tạo thành sắt arsenat còn các phản ứng cạnh tranh tạo ra sắt hydroxit và oxit,
còn trong môi trường axit thì arsen nằm ở dạng hợp chất trung hoà không tham gia
phản ứng kết tủa. Phản ứng tạo ra mangan arsenat cũng có thể tiến trình tương tự.
Kết tủa arsen dưới dạng sản phẩm không tan chỉ có thể thực hiện được với As(V),
tức là trước đó cần oxy hoá triệt để As(III) thành As(V). Sau khi kết tủa arsen, nước
được lọc, hợp chất arsen dạng keo được giữ lại trong tầng lọc theo cơ chế hấp phụ
trên vật liệu lọc và với chính nó đã bị hấp phụ trước đó.
Sơ
Trang 9
B Precipitation
NƯỚC
RỬA
HỒ
ỔN

có độ dày 0.75 – 1.5m, trao đổi ion tại pH = 8 – 9. tái sinh được thực hiện khá dễ
dàng với mối NaCl.
Sử dụng anionit mạnh thương phẩm ( ví dụ Dowex 11) với thời gian tiếp xúc
theo tầng rỗng 5- 6 phút đạt mức độ làm sạch rất cao. Tuy nồng độ sunfat nhưng
Trang 10
Đồ Án môn học Xử Lý Nước Cấp Nhóm 3
vẫn tìm ẩn nguy cơ nó đẩy As ra khỏi nhựa, có thời điểm nước sau xử lý cao hơn
nước đầu vào tới 160%.
Nhìn chung các anionit khác nhau ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý As, thời
gian tiếp xúc từ khoảng 1,5 – 5 phút cũng ảnh hưởng không đáng kể đến hiệu quả
của cột. Tái sinh nhựa có thể sử dụng dòng cùng chiều. Lưỡng dung dịch NaCl
3.5% cần để tái sinh không vượt quá 3 lần thể tích tầng nhựa, As được tách ra khỏi
nhựa còn dễ hơn cả bicarbonat do hiệu ứng đảo tính chọn lọc của HAsO
4
2-
. Dung
dịch tái sinh có thể được xử lý bằng cách là bổ xung muối sắt (III) hay muối nhôm
(phèn nhôm) hoặc vôi. Phản ứng hoá học xảy ra:
3Na
2
HAsO
4
+ 3H
2
O + 2FeCl
3
↔ Fe(OH)
3
+ Fe(H
2

o Không có lợi về mặt kinh tế nếu nồng độ sunfate >250mg/l và tổng lượng
cặn tan vượt 500mg/l
o Tiềm ẩn nguy cơ đẩy Asen ra khỏi nhựa trao đổi
3.3.Phương pháp hấp phụ (γ- Al
2
O
3
)
Với các nguồn nước có độ khoáng cao, phương pháp hấp phụ tỏ ra có hiệu
quả do tính tương tác đặc thù của hệ. Vật liệu hấp phụ được sử dụng là một số oxít
kim loại như nhôm, sắt, mangan, hay hỗn hợp các oxit kể trên. Arsen (dạng arsenat)
hấp phụ trên các vật liệu oxit trên theo nhiều tác giả là theo cơ chế tạo ra phức chất
bề mặt trên chất rắn. Theo đó, trước khi tạo ra liên kết hoá học chúng được hấp phụ
và nó thường là giai đoạn chậm nhất của quá trình.
Nhôm oxit dạng γ (γ- Al
2
O
3
) là chất hấp phụ arsen được sử dụng rộng rãi
nhất, vật liệu này thường là dạng hạt có kích thước không lớn (0.3-0.6mm). Nhôm
oxit có tính năng chọn lọc đối với các anion theo: OH
-
> H
2
AsO
4
-
> Si(OH)O
3-
> F

LẮNG
NGUỒN
CẶN
HỒ
ỔN
ĐỊNH

KHỬ TRÙNG
Trang 12
CẤP
NƯỚC
Đồ Án môn học Xử Lý Nước Cấp Nhóm 3
Nhôm oxit được dùng làm vật liệu hấp phụ arsen là do độ chọn lọc cao của
nó đối với hợp chất arsen. Vì là quá trình tạo phức trên bề mặt chất rắn nên diện tích
bề mặt của chất hấp phụ chỉ được sử dụng một phần, tại các trung tâm hoạt động có
khả năng tạo liên kếtt phức chất, vì vậy nhôm oxit có diện tích bề mặt cao sẽ thuận
lợi cho quá trình hấp phụ. Tuy vậy dung lượng hấp phụ của nhôm oxit đối với arsen
cũng không cao do nồng độ của arsen trong nước thường rất nhỏ. Với nhôm oxit có
diện tích khoản 400m
2
/g dung lượng hấp phụ arsen cũng chỉ đạt 1,4mg As/ml nhôm
oxit (xấp xỉ 1,6mg/g) tại pH = 6. pH thích hợp cho quá trình hấp phụ As trên nhôm
oxit nằm trong khoảng 5.5-6.0, tại pH cao hơn, ví dụ pH=8 dung lượng hấp phụ chỉ
còn non một nửa so với nó tại pH = 6. dung lượng hấp phụ của nhôm oxit đối với
As giảm rất mạnh khi có mặt sunfat nhưng hầu như không tác động của ion clorua.
Tạp chất hữu cơ, chất keo có mặt trong nước cũng ảnh hưởng xấu đến quá trình hấp
phụ của arsen trên nhôm oxit.
Arsen tạo phức chất trên bề mặt nhôm oxit khá bền nên khi tái sinh phải
dùng dung dịch xút 4% sau đó trung hoà lại với axit sunfuric 2%. Tuy vậy dù có
tăng nồng độ axit thì cũng chỉ tách được 50 – 70% lượng arsen trong chất hấp phụ,

KHỬ TRÙNG
CẤP
NƯỚC
Đồ Án môn học Xử Lý Nước Cấp Nhóm 3
Dung dịch tái sinh nhôm oxit bão hoà arsen có thể xử lý như sau: dung dịch
tái sinh kiềm và axit chứa một lượng nhôm tan đủ để kết tủa thành dạng hydroxit
nếu sử dụng axit đưa pH của nó về 6.5, arsen sẽ cùng kết tủa mang tính định lượng.
Nước được tách khỏi chất rắn chứa nồng độ arsen rất thấp.
Sơ đồ công nghệ xử lý Asen sử dụng phương pháp hấp phụ
 Ưu điểm
o Ít bị ảnh hưởng nếu hàm lượng sunfate và cặn tan (nồng độ ion tổng)
o
γ
-Al
2
O
3
có tính hấp phụ chọn lọc đối với các hợp chất của Asen
 Khuyết điểm
o Khó khăn trong việc tái sinh
γ
-Al
2
O
3
Trang 14
NƯỚC
RỬA
LỌC
BỂ


Bùn
Thuyết
minh
sơ đồ
công nghệ
Nước được bơm từ giếng lên giàn mưa. Tại giàn mưa nước sẽ được làm
thoáng qua hệ thống sàn tung, Asen được chuyển từ asenic sang Asenate đồng thời
qua đó một phần Fe
2+
, Mn
2+
chuyển thành Fe
3+
và Mn
4+
, quá trình oxi hóa này sẽ
được tăng cường qua bể lắng đồng thời một phần hợp chất keo của sắt, mangan và
asen sẽ được lắng ở bể lắng, một phần sẽ được dẫn qua bể lọc và được giữ lại ở bể
Trang 15