BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
NGUYỄN PHƯỚC HÒA NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN
XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
CUNG CẤP NƯỚC SẠCH CHO SINH HOẠT
TẠI THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kĩ thuật môi trường
Mã số ngành : 60520320 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
NGUYỄN PHƯỚC HÒA

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN
XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
CUNG CẤP NƯỚC SẠCH CHO SINH HOẠT
TẠI THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn sau khi Luận văn đã
được sửa chữa (nếu có).

Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày 24 tháng 01 năm 2015

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN PHƯỚC HÒA Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 21/02/1990 Nơi sinh: TP. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành: Kĩ thuật môi trường MSHV:1341810008

I- Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN XỬ LÝ ASEN
TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT CUNG CẤP NƯỚC SẠCH CHO SINH HOẠT
TẠI THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN”

II- Nhiệm vụ và nội dung:
Thu thập khảo sát các số liệu về diện tích, dân số, số giếng nước, phân bố dân
cư của Thị Xã.
Khái quát và đánh giá ảnh hưởng của Asen.
Phân vùng chất lượng nước ngầm khu vực nghiên cứu, làm cơ sở cho công tác
khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên này.
Nghiên cứu các yếu tố có liên quan tới việc áp dụng công nghệ xử lý tại địa
i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác. Học viên thực hiện Luận văn
Nguyễn Phước Hòa iii

TÓM TẮT

Sự hiện diện của Asen trong nước ngầm ở nhiều nơi, vùng nông thôn của Việt
Nam đã và đang trở thành vấn đề môi trường cần quan tâm. Đề tài này lấy ngẫu
nhiên mẫu nước giếng khoan từ các hộ gia đình thuộc thị xã Cửa Lò để phân tích và
đánh giá các chỉ tiêu Fe, As và pH. Đồng thời các mẫu cặp sau khi qua hệ thống xử
lý của các hộ gia đình cũng được phân tích để đánh giá hiệu quả khử Fe và As tại
các hộ gia đình, qua đó nhận định về khả năng xử lý As tại khu vực này.
Hàm lượng As trong nước ngầm vùng khảo sát hầu hết đều vượt quá giới hạn
tối đa cho phép đối với As trong nước sinh hoạt từ 2-4 lần. Kết quả khảo sát cho
thấy 100% các hộ gia đình sử dụng nước ngầm làm nước cấp cho sinh hoạt do đó sẽ
tiềm ẩn nguy cơ thâm nhập As vào cơ thể qua đường ăn uống.
Đánh giá về hiệu quả xử lý Fe, As từ hệ thống lọc cát tại các hộ gia đình cho
thấy đối với mẫu có hàm lượng Fe ban đầu cao… thì hiệu quả loại bỏ As cũng lên
đến 98%.
Tuy nhiên do thiếu kiến thức cũng như kỹ năng vận hành, bảo dưỡng bể lọc cát mà
hiệu quả xử lý Fe, As ở một số hộ gia đình không đạt hiệu quả. Do vậy cần có các
hướng dẫn, phổ biến kiến thức để nâng cao khả năng xử lý tại chỗ đối với Fe, As
trong dân cư nông thôn.
v

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN ii
TÓM TẮT iii
ABSTRACT iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix
DANH MỤC CÁC BẢNG x
DANH MỤC HÌNH ẢNH xi
MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1
2. Tính cấp thiết của đề tài 1
3. Mục tiêu của đề tài 3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
5. Nội dung nghiên cứu 3
6. Phương pháp nghiên cứu 3
7. Ý nghĩa Khoa học và thực tiễn 4
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6
1.1. TỔNG QUAN VỀ ASEN 6
1.1.1. Giới thiệu 6
1.1.2. Nguyên tố Asen 7
1.1.3. Asen phân bố trong môi trường tự nhiên 8
1.1.4. Cấu tạo và cơ chế gây độc 9
1.1.4.1. Cấu tạo 9
1.1.4.2. Tính chất vật lý 9

2.1.2. Điều kiện tự nhiên và xã hội 33
2.1.2.1. Diện tích và dân số 33
2.1.2.2. Vị trí địa lý 34
2.1.2.3. Địa hình 35
2.1.2.4. Khí hậu 35
2.1.2.5. Thủy văn, hải văn 36
2.1.2.6. Giao thông 36
vii

2.1.3. Kinh tế 37
2.1.4. Địa điểm du lịch 38
2.1.5. Hệ thống giáo dục 40
2.2. TRỮ LƯỢNG TIỀM NĂNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT TẠI THỊ XÃ CỬA LÒ
TỈNH NGHỆ AN 40
2.2.1. Nguồn nước dưới đất 40
2.2.2. Trữ lượng khai thác nước dưới đất 42
2.3. TÍNH CHẤT NƯỚC NGẦM Ở THỊ XÃ CỬA LÒ TỈNH NGHỆ AN 43
2.3.1. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Holocen (qh) 44
2.3.2. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen (qp) 45
2.3.3. Tầng chứa nước khe nứt trầm tích Trias giữa (t
2
) 47
2.4. CÁC TÁC ĐỘNG KHAI THÁC NƯỚC QUÁ MỨC GÂY RA 48
2.4.1. Nước dưới đất bị khai thác quá mức 48
2.4.2. Chất lượng nước dưới đất bị biến đổi 49
CHƯƠNG 3 KHAI THÁC BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT 52
3.1. HIỆN TRẠNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT 52
3.1.1. Khai thác sử dụng nước ăn uống - sinh hoạt nông thôn 52
3.1.2. Khai thác sử dụng nước ăn uống –sinh hoạt đô thị 53
3.1.3. Khai thác sử dụng nước cho sản xuất công nghiệp 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86
Phụ Lục ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

UNICEF : United Nations Children's Fund (Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc)
WHO : World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới)
YTDP&MT : Y tế dự phòng và Môi trường
As, Arsen : Nguyên tố Asen (Kí hiệu As) còn gọi là thạch tín (tiếng Anh là Arsenic)
As (III) : Ion Asen As
3+

As (V) : Ion Asen As
5+

mg/l : miligam/lít (đơn vị tính hàm lượng, nồng độ 1 chất trong dung dịch)

g/l : micro gam/lít (đơn vị tính hàm lượng, nồng độ 1 chất trong dung dịch)
ppm : part per million (phần triệu, tương đương mg/l)
ppb : part per billion (phần tỉ, tương đương


Bảng 3.1.2: Tổng hợp hiện trạng sử dụng nước khu vực đô thị[23] 53
Bảng 3.1.3: Tổng hợp hiện trạng khai thác sử dụng nước phân theo khu vực[23] 55
Bảng 4.3: Gía trị đầu vào và đầu ra của nguồn nước 79
Bảng 1: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc Vật liệu vô cơ – dùng keo tụ PPAC . 80
Bảng 2: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc Vật liệu Polyme 80
Bảng 3: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc Vật liệu cát thạch anh 81
Bảng 4: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc than cát kết hợp 81
Bảng 5: Chất lượng nước sau khi qua lớp lọc Vật liệu cát thạch anh – than – vật liệu
polyme 82
Bảng 6: Chất lượng nước được lọc qua cát thạch anh, than hoạt tính keo tụ bằng
PPAC và khử trùng bằng chlorine (phân tích theo các tiêu chuẩn nước sinh hoạt) . 82 xi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1.1a: Một mẫu lớn chứa Asen tự nhiên và Asen[22] 7
Hình 1.1.1b: Mô hình tinh thể Asen và Cấu trúc nguyên tử Asen[22] 7
Hình 1.1.3: Asen trong đá và quặng khoáng vật, sulfurAsenat – 73 khoáng vật, intêmtallit –
40 khoáng vật[22] 8
Hình 1.1.4.1: Mô hình cấu tạo của nguyên tử Asen[22] 9
Hình 1.1.4.4a: Asen cản trở hoạt động của Enzym[16] 10
Hình 1.1.4.4b: Asen ngăn cản tạo ra ATP[16] 11
Hình 1.1.4.4c: Asen làm đông protein[16] 11
Hình 1.3a: Sự phụ thuộc của dạng tồn tại hợp chất asen vào pH[5] 12
Hình 1.3b: Sự phụ thuộc dạng tồn tại của asen vào môi trường địa hóa[5] 13

tỉnh Long An có 420 mẫu (8,61%); Đồng Tháp có 369 mẫu (12,47%); An Giang có
545 mẫu (20,18%); Kiên Giang có 115 mẫu (3,79%) có hàm lượng asen vượt mức
tiêu chuẩn cho phép là 10 ppb. [15]
Năm 2008, Viện Vệ sinh Y tế Công cộng Tp.HCM phối hợp với Cục
YTDP&MT tiến hành nghiên cứu “Ảnh hưởng của ô nhiễm asen trong nước ngầm
đến sức khỏe cộng đồng tại tỉnh Đồng Tháp và Tiền Giang”. Tại xã Tân Long,
huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp số mẫu tóc phân tích có hàm lượng asen vượt
tiêu chuẩn là 108 mẫu chiếm tỷ lệ 48% và xã Tân Huề, huyện Thanh Bình, tỉnh
Đồng Tháp là 60 mẫu chiếm tỷ lệ 33%.[6]
2. Tính cấp thiết của đề tài
Tỉnh Nghệ An, theo kết quả điều tra và phân tích mẫu nước của các cơ quan
chức năng gần đây ở 285 xã trên địa bàn tỉnh đã phát hiện ở nhiều khu vực nguồn
nước sinh hoạt và ăn uống của người dân được khai thác từ nguồn giếng khoan và
giếng khơi đang bị nhiễm Asen cao hơn mức giới hạn của tiêu chuẩn vệ sinh nước
ăn uống. Trong đó, tỷ lệ giếng khoan bị nhiễm Asen cao hơn giếng khơi. Cụ thể,
trong số 3.500 mẫu nước được kiểm tra thì có 2.637 giếng khoan với 518 mẫu bị
nhiễm (chiếm 19,64% số giếng khoan được kiểm tra) và có 863 giếng khơi với 6
2

mẫu bị nhiễm (chiếm 0,69% tổng số giếng khơi được kiểm tra). Và chiều sâu của
giếng khoan bị nhiễm Asen từng vùng cũng rất khác nhau. [14]
Theo kết quả giám sát của ngành Y tế cho thấy các bệnh truyền nhiễm gây
dịch như cúm, tiêu chảy, sốt rét, sốt xuất huyết, lỵ trực khuẩn, quai bị, lỵ amip, viêm
gan vi rút, thủy đậu , đều có liên quan đến nguồn nước bị nhiễm Asen và nhiều
chất hữu cơ khác. Các nghiên cứu khoa học cũng cho thấy khi sử dụng nước nhiễm
Asen để ăn, uống, con người có thể mắc bệnh ung thư, trong đó thường gặp là ung
thư da. Ngoài ra, Asen còn đầu độc hệ tuần hoàn khi uống phải nguồn nước có hàm
lượng Asen cao. Tuy nhiên, ở một số địa bàn khi kiểm tra nguồn nước, nồng độ
Asen trong nguồn nước ở mức cho phép nhưng vẫn có số người bị ung thư nhiều,
nhất là các khu vực có kho chứa thuốc bảo vệ thực vật, các khu vực chứa các kho

5. Nội dung nghiên cứu
Thu thập khảo sát các số liệu về diện tích, dân số, số giếng nước, phân bố dân
cư của Thị Xã.
Khái quát và đánh giá ảnh hưởng của Asen.
Phân vùng chất lượng nước ngầm khu vực nghiên cứu, làm cơ sở cho công tác
khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên này.
Nghiên cứu các yếu tố có liên quan tới việc áp dụng công nghệ xử lý tại địa
phương.
Đề xuất công nghệ cho việc khử Asen trong nước dưới đất
6. Phương pháp nghiên cứu
Kế thừa có chọn lọc và hệ thống hóa kết quả nghiên cứu có liên quan: thu thập
tài liệu về điều kiện tự nhiên (nhiệt độ, độ ẩm, mưa, thủy văn, đất đai, kinh tế xã
hội…)
Phương pháp điều tra đo đạc: Nghiên cứu thu thập các số liệu làm căn cứ đánh
giá đầy đủ tình trạng chất lượng nước ngầm địa điểm nghiên cứu.
Phương pháp đánh giá nhanh môi trường: Sử dụng các tư liệu đã có tính toán
nhanh mức độ ô nhiễm chất lượng nước ngầm
Phương pháp phân tích: Phân tích các thông số chất lượng nước, xử lý số liệu
4

So sánh đối chiếu kết quả nghiên cứu với tiêu chuẩn đánh giá chất lượng
nước: Áp dụng QCVN 01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước ăn uống do Bộ Y tế ban hành.
Nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng vật liệu hiện có trên thị trường có khả năng
xử lý As và vật liệu hấp phụ (VLHP1) để xử lý As mà không dùng các loại vật liệu
polyme (hạt nhựa Cation, anion).
Việc lựa chọn phương pháp xử lý nước dưới đất ô nhiễm As được tiến hành
trên các căn cứ:
- Dựa trên các tài liệu, phân tích các ưu điểm và nhược điểm của các biện pháp
đã được áp dụng, để định hướng phương pháp xử lý As sử dụng trong nghiên cứu

phần giúp các nhà quản lí môi trường xây dựng chương trình quản lí giảm thiểu rủi
ro tới sức khỏe người dân.
Đề xuất ứng dụng và sử dụng công nghệ tiên tiến xử lý nước bị nhiễm As
thành nước sạch phục vụ ăn uống sinh hoạt đảm bảo sức khỏe cho nhân dân vùng
nông thôn ven biển nghệ An, đặc biệt nơi mà công nghiệp du lịch đang ngày phát
triển mạnh mẽ.
6

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. TỔNG QUAN VỀ ASEN
1.1.1. Giới thiệu
Do cấu tạo địa chất, nhiều vùng ở nước ta nước ngầm bị nhiễm Asen. Khoảng
13,5% dân số Việt Nam (10-15 triệu người) đang sử dụng nước ăn từ nước giếng

Để lựa chọn biện pháp xử lý thích hợp cần phải dựa trên điều kiện cụ thể của
địa phương như: mức độ ô nhiễm của nước; các công nghệ, thiết bị xử lý hiện có;
khả năng tài chính của cộng đồng dân cư; khả năng sử dụng nguyên, nhiên liệu sẵn
có của địa phương và hệ thống phải đáp ứng khi nồng độ As biến động trong một
khoảng rộng. Tình hình ô nhiễm asen ở Nghệ An và tình hình phát triển công nghệ
xử lý arsenic trên thế giới và Việt Nam cho thấy việc lựa chọn phương pháp và chế
tạo thiết bị xử lý asen trong nước dưới đất phù hợp với điều kiện Nghệ An là cần
thiết, đó là lý do nghiên cứu này được thực hiện.
1.1.2. Nguyên tố Asen
Asen hay còn gọi là thạch tín, là một nguyên tố hóa học (Á kim) có ký hiệu là
As, số nguyên tử khối là 33. Asen lần đầu tiên được Albertus Magnus (người Đức)
viết vào năm 1250. Khối lượng nguyên tử của As bằng 74,92. Asen là một Á Kim
gây ngộ độc khét tiếng và có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) và
một vài dạng màu đen và xám (Á Kim), đây chỉ là số ít mà người ta có thể nhìn
thấy.[22]

Hình 1.1.1a: Một mẫu lớn chứa Asen tự nhiên và Asen[22]
8 Hình 1.1.1b: Mô hình tinh thể Asen và Cấu trúc nguyên tử Asen[22]
Ba dạng có tính kim loại của Asen với cấu trúc tinh thể khác nhau cũng được
tìm thấy trong tự nhiên, nhưng thường As tồn tại dưới dạng các hợp chất Asenua và
Asenat.
Vài trăm loại khoáng vật như thế đã được tìm thấy. Asen và các hợp chất của
As được sử dụng như thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu và một loạt
trong các hợp kim.[22]
1.1.3. Asen phân bố trong môi trường tự nhiên
Asen trong đá và quặng
Asen trong đất và vỏ phong hoá

- Bán kính cộng hóa trị: 1.2Å
- Mặt cắt ngang (Thermal Neutron Capture) σ
a
/barns: 4.3
- Cấu trúc tinh thể: Rhombohedral
- Electron cấu hình: 1s
2
2s
2
p
6
3s
2
p
6
d
10
4s
2
p
3

- Các electron trên mỗi Cấp Năng lượng: 2,8,18,5
- Shell Model
- Bán kính ion: 0.58Å
- Điền vào quỹ đạo: 4p3
- Số electron (không tính phí): 33
- Số neutron (phổ biến nhất, ổn định nuclit): 42
- Số proton: 33
- Quá trình oxy hóa Hoa: ± 3,5