Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp nhiễm Asen - SVTH: Võ Tuấn Anh

Đồ án phân tích thực trạng nước cấp nhiễm asen (thạch tín) và đề xuất phương án thiết kế hệ thống xử lý chi tiết, hiệu quả, đạt tiêu chuẩn.

Chuyên ngành

Xử lý nước

Tác giả

Võ Tuấn Anh

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đồ án
58
1
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Ô nhiễm Asen trong Nước

Asen là một kim loại nặng độc hại gây nguy hiểm nghiêm trọng cho sức khỏe con người. Ô nhiễm asen trong nước sinh hoạt và nước ngầm là vấn đề toàn cầu, đặc biệt ở các khu vực phát triển. Hệ thống xử lý nước nhiễm asen đầy đủ giúp loại bỏ asen hiệu quả, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn WHO.

1.1. Nguồn gốc và Tác hại của Asen

Asen phát sinh từ tự nhiên và hoạt động công nghiệp. Tiếp xúc lâu dài với asen gây ung thư da, phổi và bệnh tim mạch. Nồng độ asen vượt quá 10 μg/L (tiêu chuẩn WHO) cần xử lý ngay lập tức để bảo vệ sức khỏe.

1.2. Nhu cầu Hệ thống Xử lý Hiện đại

Các phương pháp xử lý truyền thống không đủ hiệu quả. Hệ thống đầy đủ kết hợp nhiều công nghệ giúp loại bỏ asen As(III) và As(V) đến mức tối thiểu, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường quốc tế.

II. Công Nghệ Xử lý Asen Chính

Hệ thống xử lý asen hiện đại áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến. Quá trình gồm: oxy hóa, hấp phụ, lắng đọng và lọc vật liệu. Mỗi bước được thiết kế tối ưu để đạt hiệu suất cao nhất. Công nghệ hybrid kết hợp ưu điểm các phương pháp, giảm chi phí vận hành và tăng tuổi thọ thiết bị.

2.1. Oxy hóa Asen As III thành As V

Oxy hóa là bước quan trọng đầu tiên trong xử lý asen. Phương pháp oxy hóa bằng chlorine, ozone hoặc potassium permanganate chuyển đổi asen As(III) khó loại bỏ thành As(V) dễ hấp phụ hơn. Điều kiện pH và liều lượng oxy hóa cần kiểm soát chặt chẽ.

2.2. Hấp phụ trên Vật liệu Adsorbent

Các vật liệu hấp phụ như oxit sắt, nhôm hydroxide, hoặc than hoạt tính mang lại hiệu quả cao. Hấp phụ là quá trình vật lý-hóa học giúp loại bỏ 90-99% asen trong nước. Vật liệu adsorbent có thể tái sinh và tái sử dụng nhiều lần.

III. Thiết kế Hệ thống Xử lý Hoàn chỉnh

Thiết kế hệ thống xử lý nước nhiễm asen bao gồm các đơn vị: nhận nước, oxy hóa, lắng đọng, lọc cát, hấp phụ, lọc tinh và sơ đồ điều khiển. Mỗi đơn vị được tính toán kỹ lưỡng dựa trên lưu lượng nước, nồng độ asen và yêu cầu chất lượng. Hệ thống phải có khả năng xử lý 24/7 với độ tin cậy cao.

3.1. Sơ đồ Quy trình Xử lý

Quy trình gồm: Nhận nước → Oxy hóa → Lắng đọng → Lọc cát → Hấp phụ → Lọc tinh → Bơm phân phối. Mỗi bước có bộ lọc kiểm soát chất lượng tuyệt đối. Hệ thống tự động theo dõi nồng độ asen ngõ ra, báo động khi vượt tiêu chuẩn.

3.2. Vật liệu và Thiết bị Chính

Bao gồm bình oxy hóa inox, bể lắng đọng, cột lọc cát, cột adsorbent, bộ lọc membran và máy bơm. Các thiết bị phải chịu được áp lực cao và có khả năng chống ăn mòn. Hệ thống điều khiển PLC tự động tối ưu hóa toàn bộ quy trình.

IV. Vận hành Bảo trì và Hiệu quả

Vận hành hiệu quả yêu cầu huấn luyện nhân viên, kiểm tra định kỳ và thay thế vật liệu. Chi phí vận hành bao gồm điện, hóa chất oxy hóa, thay vật liệu adsorbent. Hệ thống thiết kế tốt giảm chi phí 30-50% so với phương pháp truyền thống. Hiệu quả loại bỏ asen đạt 95-99%, nước đầu ra an toàn sử dụng.

4.1. Lịch Bảo trì và Kiểm tra

Kiểm tra hàng ngày: mực nước, áp lực hệ thống. Hàng tuần: phân tích chất lượng nước, hiệu suất loại bỏ. Hàng tháng: thay thế vật liệu hấp phụ, súc rửa cột lọc. Hàng năm: kiểm tra toàn bộ thiết bị, bảo dưỡng máy bơm.

4.2. Chi phí và Lợi ích Kinh tế

Đầu tư ban đầu 500-1500 triệu VND tùy quy mô. Chi phí vận hành 50-100 triệu VND/năm. Tiết kiệm chi phí sức khỏe cộng đồng lên đến 10 tỷ VND/năm. Dự án đạt hiệu quả kinh tế cao trong 3-5 năm.

Tóm tắt và mô tả trên trang này được tạo với sự hỗ trợ của AI. Nếu bạn thấy nội dung không chính xác hoặc có vấn đề, vui lòng Báo lỗi nội dung.

21/12/2025
Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước cấp nhiễm asen

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Nguy cơ nước uống bị nhiễm độc bởi asen (thạch tín) đã được phát hiện từ lâu trên Thế Giới và ở nước ta, nhưng từ giữa Tháng Năm đến nay vấn đề này mới được phổ biến rộng rãi trên các phương tiện thông tin đại chúng trong nước. Không chỉ có Quỳnh Lôi mà cả Hà nội, cả đồng bằng Sông Hồng và Sông Cửu Long, không chỉ có miền xuôi mà cả miền núi, không chỉ có nước giếng khoan mà cả nước suối, nước mỏ, nước từ các khe đá cũng có thể gặp rủi ro. Cách phát hiện, phòng chống nhiễm độc asen như thế nào là vấn đề đang quan tâm không chỉ của người dân lao động mà của cả cấp lãnh đạo. Asen là tên Việt gọi nguyên tố số 33 lượng bảng tuần hoàn Men-đê-lê-ép, tên Anh là Arsenic.

Nguyên tố Asen có kí hiệu là As. Asen tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau. Theo Từ điển Bách khoa dược học xuất bản năm 1 999 thì Thạch tín là tên gọi thông thường dùng chỉ nguyên tố Asen, nhưng cũng đồng thời dùng chỉ hợp chất oxit của Asen hoá trị III (As2O3). Oxit này màu trắng, dạng bột, tan được trong nước, rất độc.

Khi uống phải một lượng thạch tín (As2O3) bằng nửa hạt ngô, người ta có thể chết ngay tức khắc. Asen thường có trong rau quả, thực phẩm, trong cơ thể động vật và người với nồng độ rất nhỏ, gọi là vi lượng. Ở mức độ bình thường, nước tiểu chứa 0,005- 0,04 mg As/L, tóc chứa 0,08-0,25 mg As/kg, móng tay, móng chân chứa 0,43-1,08 mg As/kg. Asen là một thành phần tự nhiên của vỏ Trái Đất, khoảng 1 -2mg As/kg.

Một số quặng chứa nhiều asen như là pyrit, manhezit,. Trong các quặng này, asen GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN tồn tại ở dạng hợp chất với lưu huỳnh rất khó tan trong nước. Đã thấy một số mẫu quặng chứa asen cao 10 - 1000 mg As/kg hoặc hơn. Asen là một chất rất độc, độc gấp 4 lần thuỷ ngân.

Asen tác động xấu đến hệ tuần hoàn, hệ thần kinh. Nếu bị nhiễm độc từ từ, mỗi ngày một ít, tuỳ theo mức độ bị nhiễm và thể tạng mỗi người, có thể xuất hiện nhiều bệnh như: rụng tóc, buồn nôn, sút cân, ung thư, giảm trí nhớ. Asen làm thay đổi cân bằng hệ thống enzim của cơ thể, nên tác hại của nó đối với phụ nữ và trẻ em là lớn nhất Theo Gs. Đào Ngọc Phong, những người bị nhiễm độc Asen mãn tính ở thượng nguồn Sông Mã có 31 triệu chứng lâm sang.

Asen không gây mùi vị khó chịu khi có mặt trong nước ngay cả ở lượng đủ làm chết người, nên không thể phát hiện bằng cảm quan. Bởi vậy có nhà báo gọi nó là kẻ giết người vô hình (Invisible Killer). Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước nước ăn uống của Bộ Y tế QCVN01:2009 qui định thông số asen không được lớn hơn 0,01 mg As/L. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) từ năm 1993 đến nay, có khuyến cáo, nồng độ Asen trong nước uống không được lớn hơn 0,01mg/l.

Đầu tháng Hai năm 1999, WHO loan báo trên mạng Internet rằng nước uống ở nhiều Quốc gia bị nhiễm asen. Trong đó Băng-la-đét nghiêm trọng nhất .Nhật, Mỹ cũng bị. Trước thảm hoạ thạch tín đang hiện hữu, ngày 24/5/2000 Cục Bảo vệ môi trường Hoa kì (EPA) quyết định giảm thông số asen trong Tiêu chuẩn nước uống của Hoa kì từ 0,05 mg As /L, xuống còn 0,005 mg As/L.3 Hiện trạng nguồn nước: 1.1 Asen trong nước ngầm ở Hà nội  Những phát hiện của Đỗ Trọng Sự từ giữa thập niên chín mươi Từ năm 1996, 1997 Đỗ Trọng Sự đã phát hiện sự nhiễm độc asen (thạch tín) trong nước dưới đất ở Hà nội, trong đó có phường Quỳnh Lôi. 27,9% số mẫu GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN phân tích (12 mẫu) lấy trong tầng Holoxen, 6% số mẫu trong tầng Pleistoxen có nồng độ asen lớn hơn 0,05 mg As/L  Kết quả hoạt động dưới sự tài trợ của UNICEF Hội nghị Quốc tế về thạch tín (Asen) ở Hà nội ngày 30 tháng 9 năm 1999 do Bộ NN&PTNT tổ chức, UNICEF tài trợ, đã công bố về sự nhiễm thạch tín trong các giếng khoan ở Quỳnh Lôi.

Trước cảnh báo về thảm hoạ Asen trong nước uống ở các Quốc gia, đầu Tháng Sáu năm 1999, theo yêu cầu của UNICEF và TT. NS&VSMTNT, một chương trình điều tra Asen thuộc vùng Hà nội, Việt trì - Lâm thao đã được thực hiện với sự cộng tác của Phòng Địa chất Môi trường thuộc Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng. sản, Bộ Công nghiệp và Phòng Phân tích sắc kí quang phổ thuộc Viện Hoá học, TT KHTN&CN QG. Theo báo cáo của TS.

Đỗ Trọng Sự, tại Hà nội phát hiện 3 giếng khoan kiểu UNICEF , 1 ở Quỳnh Lôi, quận Hai Bà Trưng, 1 - khu vực Thanh trì và 1 - Thanh Nhàn có hàm lượng Asen cao hơn tiêu chuẩn cho phép của Việt nam. Ngày 28 cùng tháng, Đoàn công tác của UNICEF do ô. Pickardt dẫn đầu được sự hỗ trợ của TT Phân tích & Môi trường, Viện Hoá học Công nghiệp đã đến thăm phường Quỳnh Lôi. Kết quả xét nghiệm tại chỗ cho thấy ngoài giếng đã nêu trong báo cáo còn có 4 giếng lân cận đều bị nhiễm Asen ở mức cao từ 0,1 - 0,2 mg As/L.

Đoàn công tác đã bàn với UBND phường về kế hoạch khảo sát toàn diện các giếng khoan hiện có ở Phường. Chương trình khảo sát tổng thể bắt đầu từ ngày 16/8. Trong 517 mẫu đã xét nghiệm tại chỗ từ ngày 16/8 đến 23/8/1999, thấy có 25% số mẫu chứa asen cao hơn 0,05 mg As/L, 68% số mẫu cao hơn 0,01 mg As/L .Trần Hữu Hoan lãnh trách nhiệm về kĩ thuật và tổ chức thực hiện xét nghiệm đồng thời hướng dẫn nhân dân biện pháp khắc phục. Những hộ nào có asen trong khoảng 0,05--0,07 mg As/L thì đề nghị tăng cường hệ thống lọc cát mà gia đình đã có.

Những hộ bị nhiễm cao hơn thì khuyên sử dụng bộ lọc asen theo mẫu đã lắp tại Phường. UBND Phường chịu trách nhiệm quan hệ với nhân dân trong Phường và GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN báo cáo cấp trên theo ngành dọc. Trong tuần lễ thạch tín đó, hệ thống loa phát thanh của Phường được sử dụng ưu tiên cho Asen. TT Nước sạch & VSMT NT, Bộ NN&PTNT phụ trách về công tác quản lí Nhà nước.

Dân chi trả kinh phí hoá chất sử dụng. UNICEF tài trợ công tác phí cho đội xét nghiệm và kinh phí làm báo cáo, sau đó tổ chức kiểm tra lại kết quả tại các Phòng thí nghiệm khác ở Hà nội.  Kết quả điều tra trong một chương trình hợp tác Việt nam - Thụy sĩ Năm 1998, trong khuôn khổ một chương trình hợp tác giữa Thụy Sĩ và Việt Nam, TT nghiên cứu công nghệ môi trường và phát triển bền vững, Trường ĐH KHTN, ĐH QG bắt đầu thực hiện đề tài "Kim loại nặng trong nước ngầm và nước mặt thuộc khu vực Hà nội". Từ đầu năm 1999, bắt đầu tiến hành lấy mẫu, phân tích 8 kim loại năng, trong đó có asen.

Kết quả phân tích nước ngầm ở nội thành và 4 huyện ngoại thành tiếp giáp nội thành được dựng thành bản đồ. Có nhiều điểm asen cao hơn lmg As/L. Phía Nam Hà Nội bị nhiễm asen nặng hơn các vùng khác. Nước ngầm ở 8 bãi giếng chính của các nhà máy nước, khai thác nước trong tầng Pleistoxen, đều có asen với những nồng độ khác nhau.

Ba bãi giếng có nồng độ Asen trung bình cao hơn 0,2 mg As/L. Có thời điểm, nồng độ asen lên trên 0,5 mg As/L .Đã phát hiện thấy nồng độ asen trong nước thay đổi theo mùa .Theo Phạm Hùng Việt, những kết quả nghiên cứu này mới được công bố lần đầu tiên tại Hội thảo về hiện trạng chất lượng nước ngần trên địa bàn Hà Nội do Bộ KH&ĐT tổ chức ngày 4/8/2000.  Rủi ro có thể gặp ở Đồng bằng Sông Hồng và Sông Cửu Long Theo Ô. David G Kinniburgh, chuyên gia địa hoá người Anh, đang làm việc cho British Geological Survey, hôm 29/6/2000 cùng các thành viên khác của UNICEF có đến thăm Viện Hoá học CN, thì Asen có trong tất cả đá, đất, các trầm tích (sediment) được hình thành từ nhiều ngàn năm trước, với các nồng độ khác nhau; trong những điều kiện nhất định nó có thể tan vào trong nước, điều này xảy ra ở các vùng châu thổ rộng lớn, ở chỗ trũng trong nội địa, gần các mỏ, gần các GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân SVTH: Võ Tuấn Anh Page 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP NHIỄM ASEN nguồn địa nhiệt (geothermal sources); đồng bằng Bắc bộ có điểm tương đồng với Băng-la-đét ở đây có khoảng 1 50.000 giếng, phần lớn được lắp đặt từ năm 1992 đến nay.

Nước ngầm chỉ mới được sử dụng gần đây; còn Asen sau nhiều ngàn năm nằm yên, có thể trào ra ngay lập tức. David thì cả châu thổ Sông Hồng và Sông Cửu Long đều có rủi ro. Sau Quỳnh Lôi, UNICEF còn tài trợ cho một chương trình xét nghiệm Asen ở nhiều tỉnh khác; số mẫu xét nghiệm là 2000. Số liệu chưa công bố.2 Asen trong nước suối ở thượng nguồn sông Mã  Phát hiện của TS.

Đặng Văn Can đầu thập niên chín mươi Tháng 11 năm 1990, Đặng Văn Can đã tiến hành khảo sát nước mặt và nước các nguồn lộ ở 11 khe suối đổ ra sông Mã thuộc Đông Nam bản Phóng (có tài liệu viết là bản Phúng, nhưng văn bản chính thức của UBND xã ghi là bản Phóng), thuộc xã Bó Sinh, huyện Mộc Châu, tỉnh Sơn La. Kết quả khảo sát cho thấy, các khe suối ở tả ngạn sông Mã trong khu vực hầu hết là các khe nhỏ, mùa khô chỉ có nước ở gần cửa khe, ở hữu ngạn mật độ suối thưa thớt hơn; nước không mùi vị, tổng khoáng 0,15--0,32 g/l, pH : 6,8--7,5 là nước trung tính, thuộc loại bicacbônat, nhưng nồng độ asen đều cao (0,43 -- 1,13 mg/l), vượt qui định nhiều lần so với các quy chuẩn nước uống của VN. Sở dĩ nước ở đấy có hàm lượng asen cao là do sự hoà tan của asen từ các khoáng vật sunfua khi nước chảy qua đới biến đổi nhiệt dịch giàu sunfua. Theo kết quả phân tích khoáng tướng, bên cạnh khoáng pyrite ( FeS2), chalcopyrite ( CuFeS2) với tần suất xuất hiện tương ứng là 31/34 và 24/34 , trong vùng khảo sát, đã tìm thấy nhiều khoáng vật chứa asen như arsenopyrite ( FeAsS), glaucodot ((Cu, Fe)AsS ), loellingite ( FeAs2), grexdofite ( NiAsS) với tần suất xuất hiện từ 5/34 -- 1/34 .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ