NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMONI, SẮT, MANGAN TRONG NƯỚC GIẾNG KHOAN BẰNG HỆ THỐNG BỂ LỌC

CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP THÀNH PHỐ

vectorstock.com/21467547

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMONI, SẮT, MANGAN TRONG NƯỚC GIẾNG KHOAN BẰNG HỆ THỐNG BỂ LỌC SỬ DỤNG THAN HOẠT TÍNH TỪ LÕI NGÔ WORD VERSION | 2020 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

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

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

Lớp

: 12A2

Trường : THPT Quốc Tuấn

Quận/Huyện: An Lão

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

Lớp

: 12A2

Trường : THPT Quốc Tuấn

Quận/Huyện: An Lão

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

Số ĐT: 0917887718

Trường

Quận/Huyện: An Lão

: THPT Quốc Tuấn

Hải Phòng, tháng 11 năm 2017 -0-

MỤC LỤC Mục lục

Trang

1. Lời cảm ơn......................................................................................... 2 2. Lý do chọn đề tài............................................................................... 3 3. Câu hỏi nghiên cứu; Vấn đề nghiên cứu; Giả thuyết khoa học......... 4 4. Ý nghĩa nghiên cứu...........................................................................

4

5. Thiết kế và phương pháp nghiên cứu................................................ 6 6. Tiến hành nghiên cứu........................................................................ 10 7. Kết quả nghiên cứu............................................................................ 10 8. Kết luận và kiến nghị........................................................................

17

9. Tài liệu tham khảo............................................................................. 20

-1-

LỜI CẢM ƠN Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu khả năng xử lý amoni, sắt, mangan trong nước giếng khoan bằng hệ thống bể lọc sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô". Được hoàn thành với sự hướng dẫn của Thầy giáo Nguyễn Văn Thực, xin cảm ơn thầy luôn tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này.

Xin chân thành cảm ơn Thầy giáo: TS. Nguyễn Thành Trung - Giảng viên trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã hướng dẫn và bảo trợ chúng em hoàn thành đề tài này.

Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy (Cô) giáo trong nhà trường, bạn bè cùng lớp và gia đình đã quan tâm, động viên, chia sẻ với chúng em lúc khó khăn để giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài này. Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình làm việc, song do thời gian nghiên cứu ngắn, hiểu biết về kiến thức còn hạn chế nên đề tài của chúng em không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy (Cô) giáo và mọi người để đề tài nghiên cứu của chúng em được hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, tháng 11 năm 2017 Nhóm thực hiện 1. Nguyễn Thị Trà My 2. Phạm Ngọc Bằng (Học sinh trường THPT Quốc Tuấn)

-2-

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

-3-

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

Nông nghiệp, trồng trọt và chăn nuôi là một trong những ngành sử dụng nhiều nước nhất, có thể dùng nước để tưới lúa và hoa màu. Nên việc sử dụng nông dược và phân bón hữu cơ cũng là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước, hay nước thải từ các khu chăn nuôi đã làm tăng lượng amoni trong nước.

Trong điều kiện nguồn nước mặt tại các sông ngày càng ô nhiễm, một số khu vực dân cư xa trung tâm (Xóm 6, thôn Tiên Hội - An Tiến -An Lão - Hải Phòng), đặc biệt các hộ gia đình làm trang trại đã sử dụng nguồn nước ngầm khai thác từ giếng khoan phục vụ cho nhu cầu cấp nước sinh hoạt. Tuy nhiên, nguồn nước ngầm lại có thể bị nhiễm amoni, các hợp chất của kim loại nặng ở dạng hòa tan như: Fe(OH)2; Fe(HCO3)2; Mn(HCO3)2...gây mất mỹ quan, tắc đường dẫn, hư hỏng thiết bị và đặc biệt ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.

Trên cơ sở nghiên cứu Than hoạt tính là chất hấp phụ phổ biến, đã được áp dụng trong xử lý nước để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ tự nhiên, các chất ô nhiễm vô cơ, các chất hữu cơ tổng hợp khó phân hủy như: Phenols, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa....Hiện nay cũng đã có nhiều nghiên cứu về sử dụng than hoạt tính để lọc nước, tuy nhiên những sản phẩm này còn hạn chế về mặt giá thành sản phẩm cũng như hiệu quả lọc.

-4-

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

Hình 1: Bể nước gia đình Ông Phạm Văn Tới II. Câu hỏi nghiên cứu; Vấn đề nghiên cứu; Giả thuyết khoa học 1. Câu hỏi nghiên cứu Sử dụng hệ thống lọc nước bằng than hoạt tính từ lõi ngô có thể loại bỏ được các kim loại nặng (sắt, mangan) và amoni trong nước hay không?

2. Giả thuyết khoa học Đưa ra được số liệu về khả năng xử lý amoni và kim loại nặng (Fe, Mn) trong nước giếng khoan nhờ hệ thống bể lọc sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô.

3. Vấn đề nghiên cứu 3.1. Vấn đề chung Nghiên cứu và khảo sát sơ bộ khả năng xử lý amoni, kim loại nặng của than hoạt tính từ lõi ngô trong nước giếng khoan theo phương pháp Pilot.

-5-

3.2. Mục đích nghiên cứu Đánh giá mức độ hấp phụ amoni và kim loại nặng: Fe, Mn của than hoạt tính từ lõi ngô, từ đó đề xuất đưa mô hình vào áp dụng thực tiễn để loại bỏ amoni và kim loại nặng trong nước giếng khoan tại các hộ gia đình.

III. Ý nghĩa nghiên cứu 1. Ý nghĩa khoa học Đánh giá cụ thể về khả năng xử lý amoni, và kim loại Fe, Mn trong nước giếng khoan của than hoạt tính từ lõi ngô.

2. Ý nghĩa thực tế Đề xuất xây dựng mô hình bể lọc sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô để xử lý amoni, kim loại nặng trong nước giếng khoan tại một số hộ gia đình thôn Tiên Hội - xã An Tiến - Huyện An Lão. Đây sẽ là phương pháp xử lý amoni, kim loại nặng trong nước đơn giản, tiết kiệm về mặt chi phí.

Củng cố và nâng cao kiến thức thực hành các môn học thuộc ngành Kỹ thuật và Quan trắc Môi trường của học sinh, nâng cao năng lực nghiên cứu cho học sinh.

Giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho học sinh.

IV. Thiết kế và phương pháp nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu Nước giếng khoan giả định bị nhiễm amoni, kim loại nặng.

2. Nội dung nghiên cứu Thu thập tư liệu, thông tin liên quan tới mạch nước ngầm bị ô nhiễm tại xóm 6, thôn Tiên Hội - An Tiến - An Lão.

Nghiên cứu khả năng xử lý amoni, sắt, mangan trong nước của than hoạt tính từ lõi ngô.

Tiến hành lọc nước để xử lý amoni, sắt, mangan bằng than hoạt tính từ lõi ngô trên quy mô phòng thí nghiệm: + Mẫu nước được lấy từ 3 hộ gia đình sử dụng nước giếng khoan làm nước sinh hoạt.

-6-

+ Than hoạt tính từ lõi ngô. + Hệ thống bể lọc nước với các tầng cát, đá, than hoạt tính. + Thu lấy mẫu nước sau xử lý để phân tích hàm lượng amoni, kim loại Fe, Mn. + Xác định khả năng xử lý NH4+, Fe, Mn trong nước của than hoạt tính lõi ngô.

3. Phương pháp nghiên cứu 3.1. Phương pháp luận (cách tiếp cận) Tiến hành thu mẫu nước và phân tích hàm lượng amoni, Fe, Mn trong nước giếng khoan. Sau đó tiến hành xử lý nước ô nhiễm qua bể lọc để đánh giá khả năng loại bỏ thực tế.

3.2. Các phương pháp nghiên cứu 3.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu: * Tiến hành tra cứu các tài liệu về tác dụng của than hoạt tính trong xử lý nước thải và quy trình tạo than hoạt tính: - Than hoạt từ lõi ngô được sản xuất từ than dạng hạt, theo phương pháp vật lý, hoạt hóa bằng hơi nước qua nhiệt từ 450oC đến 650oC, đốt trong điều kiện yếm khí.

- Phạm vi sử dụng của sản phẩm rất đa dạng, là loại vật liệu không thể thiếu được đối với các ngành công nghiệp chế biến, xử lý độc hại và bảo vệ môi trường… * Các thông số của than hoạt tính - Thông số vật lý + Hình dạng: dạng hạt không định hình. + Màu sắc: màu đen đặc trưng của than. + Tỷ trọng ở 250C : 0,440 – 0,600 g/ml. + Không tan trong nước hoặc trong dung môi khác. + Độ ẩm (Moisture) : 5% tối đa. + Độ tro (Ash): 3% tối đa. + Cường độ (Hardness): 95% tối thiểu.

-7-

+ Độ pH :từ 9 – 11. + Điểm cháy: trên 4500C. + Cỡ hạt: 0,075mm đến 4,75mm (4mesh – 200 mesh).

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

STT

Tên chỉ tiêu

Lọc nước

1

Idoine number (mg/g)

900-1100

2

CTC adsorption

40-60

3

Methylene Blue (Ml/g)

130-180

4

Benzene (%)

22-33

Bảng 1. Các chỉ tiêu hóa học của than hoạt tính * Ứng dụng của than hoạt tính: - Hiện nay than hoạt tính được dùng chủ yếu để lọc nước và khử các chất hữu cơ hòa tan trong nước. Do có đặc tính hấp phụ cao nên Than hoạt tính được dùng trong xử lý nước với mục đích là: - Khử các chất bẩn : được tính bằng gram chất bẩn hoặc gram COD được giữ lại trong 1kg Than hoạt tính.

- Làm sạch vết của các kim loại nặng hòa tan trong nước - Làm sạch triệt để chất hữu cơ hòa tan, khử mùi và vị, đặc biệt nước thải công nghiệp chứa các phân tử hữu cơ độc hại hoặc các phân tử có độ bền vững bề mặt cao ngăn cản các quá trình xử lý sinh học.

- Nước đi qua Than hoạt tính phần lớn là các phân tử hữu cơ hòa tan được lưu giữ lại trên bề mặt. Ngoài ra trong quá trình lọc Than hoạt tính chứa và nuôi dưỡng các loại vi khuẩn có khả năng phân hủy các chất hữu cơ dính bám để tạo ra bề mặt tự do, cho phép giữ lại các phân tử hữu cơ mới.

- Than hoạt tính còn được dùng để khử mùi, khử các chất độc có trong không khí do ô nhiễm, chống nhiễm phóng xạ, diệt khuẩn, virut… làm sạch môi trường bệnh viện, trường học, văn phòng làm việc, phòng ngủ, phòng ăn, nhà bếp, nhà vệ sinh.

-8-

- Than sau khi được tạo ra được sử dụng kết hợp với các vật liệu khác để lọc nước và có hiệu quả xử lý khá tốt đối với kim loại đặc biệt là Fe và Mn. 3.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm + Thu mẫu nước và phân tích giả định theo phương pháp Pilot. + Lấy mẫu nước phân tích lượng amoni, kim loại nặng (trước và sau khi lọc). + Phương pháp lấy mẫu theo TCVN 7538 - 2 : 2005 (ISO 10381 - 2 : 2002).

(Phần 2: Hướng dẫn kỹ thuật lấy mẫu).

3.2.3. Phương pháp xử lý mẫu - Nguyên tắc: phản ứng của amoniac, hypochlorite và xúc tác phenol tạo ra hợp chất indophenol có màu xanh đậm, có cực đại hấp thụ tại bước sóng 640 nm.

- Chuẩn bị dung dịch chuẩn + Chuẩn bị sáu ống nghiệm thuỷ tinh chứa dung dịch phân tích nước thải chuẩn ứng với sáu nồng độ N-NH4+ khác nhau. + Pha dung dịch chuẩn có nồng độ N-NH4+ 100 mg/L của: cân 0,3821 (g) NH4Cl tinh khiết, hoà tan trong 1 L nước đe-ion ta thu được dung dịch chuẩn có nồng độ N-NH4+ 100 mg/L. Pha loãng 100 lần ta thu được dung dịch chuẩn N-NH4+ có nồng độ 1 mg/L. - Chuẩn bị thuốc thử + Dung dịch hypochlorite: hoà tan 15 g NaOH hạt, 500 mL NaOCl 0,1% sau đó định mức lên 1000 mL bằng nước deion. + Dung dịch phenol-natri nitroprusside: hoà tan 5 g phenol và 0,025 g natri nitroprusside (Na2[Fe(CN)5NO].2H2O) vào nước deion, sau đó định mức lên 500 mL. - Chuẩn bị mẫu phân tích + Pha loãng mẫu bằng nước cất sao cho nồng độ mẫu nằm trong khoảng đường chuẩn (< 1 mg/L) nếu cần thiết. + Lấy 5 mL mẫu đã pha loãng vào ống nghiệm, Thêm 3 mL muối phenolnatri prusside vào các ống.

-9-

+ Lắc 10 giây bằng máy lắc rung Vibrator, tthêm vào các ống 3 mL NaOCl (dung dịch có màu hơi xanh). + Lắc 30 giây bằng máy lắc rung Vibrator, điều nhiệt ở 30 - 40 oC từ 20 30 phút. + Để ở nhiệt độ phòng rồi đo quang ở bước sóng 640 nm.

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

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

- 10 -

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

Chỉ tiêu

Đơn vị

Parameters

Unit

Amoni

(Tính

Kết quả phân tích

Phương pháp

QCVN 09-

Analysis Result

phân tích

MT:2015/

Analysis

BTNMT

NN1

NN2

NN3

ab

mg/l

7,4

0,770

0,690

2

Sắt (Feab)

mg/l

20,1

3,157

1,570

3

Mangan (Mn)

6,921

1,554

1,54

1

theo N)

mg/l

Method SMEWW

4500

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

1,0 5,0 0,5

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

- Kết quả phân tích cho thấy: Trong 3 mẫu nước thu được thì mẫu nước số 1 gia đình ông Minh (NN1) bị ô nhiễm vượt tiêu chuẩn cho phép: + Lượng Amoni (NH4+) vượt chỉ tiêu cho phép theo quy chuẩn tới 7,4 lần. + Hàm lượng Sắt (Fe) vượt chỉ tiêu cho phép theo quy chuẩn tới 4 lần. + Hàm lượng Mangan (Mn) vượt chỉ tiêu cho phép theo quy chuẩn tới 13,8 lần.

2. Thiết kế và chế tạo mô hình bể lọc than hoạt tính từ lõi ngô 2.1. Lựa chọn vật liệu và thử nghiệm khả năng xử lý amoni, sắt, mangan.

Trên địa bàn An Lão hiện nay, đa phần các hộ dân ở nông thôn xa trung tâm, đặc biệt các hộ dân làm trang trại đều dùng nguồn nước ngầm để phục vụ cho mục đích sinh hoạt của mình bằng việc khai thác giếng khoan. Đa số các - 11 -

giếng khoan bơm lên đều có màu vàng và mùi tanh rất rõ, đây là các yếu tố cảm quan bên ngoài. Vì vậy nước giếng khoan bơm lên đều phải được xử lý thì mới dùng được. Thậm chí nhiều hộ gia đình phải mua nước về phục vụ cho mục đích sinh hoạt, ăn uống.

Trên thị trường có rất nhiều loại bình, thiết bị lọc nước dùng các loại màng vi lọc, siêu lọc, màng nano và một số loại vật liệu khác. Tuy nhiên giá thành khá cao,công suất nhỏ không phù hợp cho các hộ gia đình vùng nông thôn có thu nhập thấp. Có một số tài liệu đưa ra cách tạo bể lọc nước bằng than tính nhưng chưa đưa ra hiệu quả lọc cụ thể của loại vật liệu này và giá thành cũng cao.

- 12 -

Từ các khảo sát đó, chúng tôi lựa chọn các vật liệu sau: - Hai ống nước nhựa đường kính 76 mm (có khóa có thể điều chỉnh dòng chảy).

- Mũi khoan nhỏ để khoan ống.

- Sử dụng giá đỡ và phủ lên trên bằng một lớp vải màn giữa các lớp vật liệu. Giữa các đoạn ống có sử dụng cầu nối để cố định vị trí nối và giữ lớp vải màn được cố định (các mối nối này có thể tháo ra và lắp vào thuận tiện cho việc di chuyển).

- Các vật liệu lọc: cát thô, đá cuội, than hoạt tính lõi ngô.

- Bể lọc bằng tủ kính có khả năng quan sát được vật liệu lọc.

- Bình chứa nước giếng khoan để xử lý và nước sau khi lọc.

- Độ dày các lớp vật liệu được thể hiện trong bảng 3.

Cột lọc

Lớp nước vào

Lớp cát thô

Độ dày (cm)

20 cm

5 cm

Lớp than hoạt

Lớp

Lớp

tính lõi ngô

cát thô

sỏi đỡ

30 cm

30cm

10cm

Bảng 3. Bảng thông số các lớp vật liệu lọc 2.2. Lắp đặt mô hình Trên cơ sở kết quả khảo sát sơ bộ ở mục (2.1) chúng tôi tiến hành thiết kế mô hình thử nghiệm theo mô tả dưới đây.

- Các vật liệu đã chuẩn bị trước được rửa sạch bằng nước máy trong khoảng 30- 45 phút. Lúc này kiểm tra bằng cách lấy nước đầu ra so sánh với nước đầu vào và quan sát bằng mắt thường để đảm bảo vật liệu lọc được rửa sạch trước khi lọc. Bằng cảm quan nước đầu ra tương đương nước đầu vào là đảm bảo vật liệu đã sạch. Trong đó cát thô được lấy trực tiếp từ địa phương.

- Lắp mô hình theo thứ tự các lớp vật liệu - Tiến hành cho các vật liệu vào theo thứ tự và độ dày tương ứng.

- 13 -

Hình 3: Thiết kế bể lọc sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô 3. Tiến hành lọc nước và phân tích kết quả 3.1. Tiến hành lọc mẫu nước giếng khoan bị ô nhiễm Sau khi thiết kế và chế tạo mô hình tiến hành, vận chuyển mô hình đến địa điểm nghiên cứu và thử nghiệm tại gia đình ông Bùi Văn Minh thôn Tiên Hội xã An Tiến, huyện An Lão, TP Hải Phòng. Nước đầu vào là nguồn nước dùng cho sinh hoạt tại hộ gia đình.

Các bước thử nghiệm thực tế: - Nước đầu vào được cho vào một thùng chứa khoảng 20 lít. Sử dụng dây nối dẫn nước từ thùng chứa chảy qua hệ thống cột lọc đã chứa vật liệu lọc để lọc.

- Tính toán tốc độ lọc bằng cách sử dụng chai 500ml hứng nước từ ống nối và bấm giờ, sau khi nước chảy tràn chai ghi lại thời gian và tính toán vận tốc nước chảy và công suất nguồn nước. Điều chỉnh tốc độ dòng nước với công suất 0,516 m3/ngày bằng cách điều chỉnh độ dài sợi dây.

- Sau khi lắp đặt và tính toán các thông số cần thiết cho quá trình lọc, tiến hành lọc. Tính toán tốc độ nước và công suất lọc nước.

- 14 -

- Theo TCXD 33/2006: Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế có tiêu chuẩn cấp nước tính theo đầu người (trung bình ngày trong năm) áp dụng đối với vùng nông thôn 40-60 l/người.ngày.

- Vậy số lượng lượng tính theo đầu người trong một ngày đối với hộ gia đình 4 người là 160- 240 lít /hộ.ngày - Trên thực tế chạy mô hình, chúng tôi tiến hành ước lượng công suất 0,516 m3/hộ.ngày đêm bằng cách sử dụng bể lọc 500 ml hứng nước qua đường ống chảy vào mô hình và bấm giờ để tính toán. Kết quả thu được như sau: + Thể tích: 500ml + Thời gian chảy: 83,68 giây. + Như vậy vận tốc nước đầu vào là: vvào=

= 21,5 l/h

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

Hình 3: Thu mẫu nước sau xửu lý bằng than hoạt tính từ lõi ngô - 15 -

3.2. Kết quả sau khi lọc - Chúng tối tiến hành lọc nước trong thời gian 3 ngày và lẫy mẫu nước đầu ra theo các mốc thời gian khác nhau, bảo quản, vận chuyển về phòng thí nghiệm để phân tích các chỉ số NH4+, Fe, Mn ở cột lọc theo thời gian để xem xét hiệu quả lọc đồng thời phân tích các chỉ số NH4+, Fe, Mn đầu ra để so sánh hiệu suất lọc. Kết quả lọc đầu ra thu được như sau: Kết quả phân tích

Phương pháp

Đơn Stt

Chỉ tiêu

vị

NN1

NN1

NN1

NN1

NN1-

-0

-1

-4

-8

12

NN1- NN1- NN124

32

36

phân tích

QC VN 09/ 2015: BTN MT

Amoni 1

TCVN

(Tính

mg/l

7,41

1,08

0,85

0,62

0,58

0,68

0,94

0,87

ab

Theo N)

6492:20

1

11 TCVN

2

ab

Sắt (Fe )

mg/l

20,1

4,65

3,91

2,71

2,41

2,29

2,71

3,09

4557:19

5

88 3

Mangan (Mn)

TCVN mg/l

9,92

0,92

0,8

0,36

0,45

0,49

0,47

0,59

7325:20 04

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

Ký hiệu

Ghi chú

1.

NN1-0

Mẫu nước đầu vào ( trước khi xử lý)

2.

NN1-1

Mẫu nước sau khi lọc 1h

3.

NN1-4

Mẫu nước sau khi lọc 4h

4.

NN1-8

Mẫu nước sau khi lọc 8h

5.

NN1-12

Mẫu nước sau khi lọc 12h

6.

NN1-24

Mẫu nước sau khi lọc 24h

7.

NN1-36

Mẫu nước sau khi lọc 36

- 16 -

0,5

- Từ bảng kết quả phân tích trên có thể tính hiệu suất xử lý amoni, mangan và sắt như sau: Mô hình (Than lõi ngô+ cát thô) Thời gian

Ký hiệu mẫu

Mn

NH4+

Fe

Nồng

Hiệu

Nồng

Hiệu

Nồng

Hiệu suất

độ

suất

độ

suất (%)

độ

(%)

(mg/l)

(%)

(mg/l)

(mg/l)

Đầu vào

NN1

6,92

0%

20,1

0%

7,4

0%

Sau 1h

NN1-1

0,92

86,6%

4,65

76,87%

1,08

85,4%

Sau 4h

NN1-4

0,8

88,3%

3,91

80,53%

0,85

88,4,%

Sau 8h

NN1-8

0,36

94,8%

2,71

86,53%

0,58

92,2%

Sau 12h

NN1-12

0,45

93,4%

2,41

88%

0,62

91,6%

Sau 24h

NN1-24

0,49

92,8%

2,29

88,6%

0,68

90,8%

Sau 32h

NN1-32

0,47

93,2%

2,71

86,5%

0,94

87,8%

Sau 36h

NN1-36

0,59

91,4%

3,09

84,6%

0,87

88,2%

QCVN 09-

0,5

5

1

MT:2015/ BTNMT

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

- 17 -

25 20 15

Amoni Sắt Mangan

10 5 0 Đầu vào

4h

12h

32h

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

- Hiệu suất xử lý Mn đạt 86%- 91%. Ngay sau một giờ tiến hành lọc hiệu suất xử lý đạt trên 86% giảm dần trong những giờ tiếp theo và tăng ổn định trở lại trong khoảng từ sau 4 giờ đến 11 giờ và ổn định đến 36 giờ.

- Hiệu suất xử lý amoni ngay sau 1 giờ đầu đã đạt 85,4% và tăng dần ổn định tới 91% trong những giờ lọc tiếp theo.

VII. Kết luận 1. Kết luận Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý amoni, sắt, mangan trong nước giếng khoan bằng hệ thống bể lọc sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô”chúng tôi đã thu được những kết quả như sau: Đã khảo sát thực địa, lựa chọn được địa điểm lấy mẫu và xây dựng mô hình xử lý thử nghiệm.

- 18 -

Đã lựa chọn vật liệu, xây dựng mô hình xử lý nước giếng khoan bằng các vật liệu đơn giản từ than hoạt tính lõi ngô, cát thô và sỏi. Đã tiến hành khảo sát quá trình xử lý mô hình tại hộ gia đình với công suất lọc 0.516 m3/ngày đêm; Sau 36 giờ lọc kết quả đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình bằng các vật liệu lọc cho thấy: + Khả năng xử lý mangan đạt từ 86,6 – 91,4%. + Khả năng xử lý sắt đạt từ 76,87 – 88,6%. + Khả năng xử lý amoni đạt từ 85,4 – 92,2%. + Hàm lượng amoni, sắt, mangan, sau xử lý đạt quy chuẩn QCVN 01:200/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.

Sử dụng than hoạt tính từ lõi ngô làm vật liệu lọc có thể loại bỏ được amoni và các kim loại nặng có trong nước sinh hoạt.

Sử dụng hệ thống bể lọc nước bằng than hoạt tính từ lõi ngô đơn giản, tiết kiệm trang thiết bị, nước sinh hoạt theo phương pháp xử lý mới với chi phí thấp, phù hợp với điều kiện kinh tế, đạt hiệu quả cao, tiện dụng cho người dân.

2. Kiến nghị Trong thời gian thực hiện đề tài còn hạn chế cả về mặt không gian, thời gian, kinh nghiệm và kinh phí nên đề tài của chúng tôi chưa nghiên cứu sâu được hiệu quả xử lý trong thời gian dài để phân tích hiệu quả xử lý với các thông số vượt chuẩn. Đồng thời mới tiến hành chạy thử nghiệm với mô hình động tại hộ gia đình, chưa thiết kế xây dựng được bể lọc quy mô công nghiệp.

Nếu như có điều kiện nghiên cứu tiếp theo tôi hi vọng sẽ hoàn thiện các nội dung sau: - Thử nghiệm trên quy mô nhiều hộ gia đình.

- Nghiên cứu được trên nhiều loại vật liệu để tìm ra được loại vật liệu đạt hiệu quả xử lý cao với giá thành rẻ hoặc sẵn có tại địa phương phù hợp với điều kiên kinh tế của người dân.

- Xây dựng bể lọc quy mô công nghiệp.

- 19 -

- Tiến hành khảo sát, lấy mẫu trực tiếp tại bể lọc trong thời gian một tháng, từ đó tính toán được thời gian rửa lọc các loại vật liệu theo chu kì hàng tháng.

Tuy kết quả nghiên cứu đề tài còn khiêm tốn nhưng tôi mong muốn đề tài được bổ sung áp dụng trong thực tế cho quy mô nhiều hộ gia đình, các hộ gia đình làm trang trại, khu dân cư xa trung tâm thuộc xóm 6- thôn Tiên Hội xã An Tiến, huyện An Lão, TP Hải Phòng.

- 20 -

VIII. Tài liệu tham khảo [1] _ QCVN 09:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dưới đất.

[2] _ QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.

[3] _ TCXD 33/2006: Cấp nước- Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế.

[4] _ TCVN 6000:1995 (ISO 5667-11:1992) Hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm [5] _ Thông tư TT 30/2011/TT- BTNMT, Quy định kĩ thuật quan trắc nước dưới đất.

[6] _ Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lý nước, NXB Thanh Niên, Hà Nội.

[7] _Công ty môi trường tầm nhìn xanh (2016), Kỹ thuật xử lý nước ngầm.

[8] _ Nguyễn Ngọc Dung (2009), Xử lý nước cấp, NXB Xây Dựng, Hà Nội.

[9] _ Hoàng Văn Huệ (2004), Công nghệ môi trường: Xử lý nước Tập 1, NXB Xây dựng, Hà Nội.

[10] _Trịnh Xuân Lai (2009), Xử lý nước cấpc ho sinh hoạt và công nghiệp, NXB Xây Dựng, Hà Nội.

[11] _ Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô bằng phương pháp oxi hóa và biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ (Nguyễn Thị Huyền Anh - Đại học Dân Lập Hải Phòng).

[12] _ Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni và kim loại nặng trong nước (Trịnh Xuân Đại - ĐH Khoa Học Tự Nhiên).

- 21 -