Nghiên cứu mô hình xử lý sắt trong nước ngầm bằng bể lọc trên địa bàn xã Bản Ngoại, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGÔ QUỲNH NGA

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH XỬ LÝ SẮT

TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG BỂ LỌC TRÊN ĐỊA BÀN

XÃ BẢN NGOẠI HUYỆN ĐẠI TỪ, TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

THÁI NGUYÊN - 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGÔ QUỲNH NGA

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH XỬ LÝ SẮT

TRONG NƯỚC NGẦM BẰNG BỂ LỌC TRÊN ĐỊA BÀN

XÃ BẢN NGOẠI HUYỆN ĐẠI TỪ, TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Thị Phả

THÁI NGUYÊN - 2017

i

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Ngô Quỳnh Nga, học viên Lớp Cao học Khoa học môi trường K23

(khóa học 2015 – 2017), Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.

Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sỹ là sản phẩm nghiên cứu, thảo luận của cá

nhân tôi, không phải sao chép từ các đề tài nghiên cứu khác. Các số liệu thể hiện

trong luận văn được điều tra có cơ sở. Tôi xin chịu trách nhiệm về tính trung thực và

kết quả từ nghiên cứu của mình.

Thái Nguyên, ngày 06 tháng 10 năm 2017

Học viên

Ngô Quỳnh Nga

ii

LỜI CÁM ƠN

Trước tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô giảng dạy lớp Cao học

Khoa học môi trường K23, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã rất tâm huyết

truyền đạt những kiến thức giúp cho các học viên nâng cao trình độ năng lực chuyên

môn, tiếp cận và giải quyết vấn đề một cách khoa học, sáng tạo, làm cơ sở vận dụng

vào thực tiễn công tác.

Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần Thị Phả, Trường Đại học Nông Lâm Thái

Nguyên đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện

đề tài để tôi có thể nghiên cứu, viết đề tài đúng hướng, đảm bảo chất lượng nội dung

và tiến độ yêu cầu.

Tôi cũng xin được cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái

Nguyên, Phòng Quản lý đào tạo sau đại học - Trường Đại học Nông Lâm Thái

Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để các học viên hoàn thành tốt khóa học và

đủ điều kiện để bảo vệ Luận văn Thạc sỹ trong thời gian sớm nhất.

Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, cơ quan, đồng nghiệp đã

giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học và nghiên cứu, thực

hiện đề tài Luận văn Thạc sỹ.

Do thời gian có hạn và kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều

nên đề tài Luận văn này còn nhiều hạn chế, thiếu sót. Rất mong nhận được những ý

kiến chỉ bảo, đóng góp của các Thầy, Cô, các chuyên gia và những người quan tâm

đến đề tài nghiên cứu này.

Xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 06 tháng 10 năm 2017

Học viên

Ngô Quỳnh Nga

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ..............................................................................................i

LỜI CÁM ƠN ...................................................................................................ii

MỤC LỤC........................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................vii

DANH MỤC CÁC BẢNG...............................................................................iii

DANH MỤC CÁC HÌNH..............................................................................viii

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 1

1.2. Mục tiêu của đề tài.................................................................................. 2

1.2.1. Mục tiêu chung ................................................................................. 2

1.2.2. Mục tiêu cụ thể ................................................................................. 2

1.3. Yêu cầu của đề tài................................................................................... 3

1.4. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................... 3

1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ................................ 3

1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn............................................................................... 3

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 4

1.1. Cơ sở khoa học của đề tài ....................................................................... 4

1.1.1. Cơ sở lý luận ..................................................................................... 4

1.1.2. Cơ sở thực tiễn.................................................................................. 4

1.2. Tổng quan về sắt ..................................................................................... 5

1.2.1. Tính chất lý hóa ................................................................................ 5

1.2.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm................................................................ 9

1.2.3. Ảnh hưởng của sắt .......................................................................... 11

1.2.4. Tiêu chuẩn cho phép đối với Sắt trong nước ăn uống, sinh hoạt ... 12

1.3. Các biện pháp khử sắt trong nước ngầm............................................... 13

1.3.1. Phương pháp oxy hoá sắt................................................................ 13

1.3.2. Phương pháp khử sắt bằng quá trình ôxy hoá ................................ 14

iv

1.3.3. Khử sắt bằng hoá chất..................................................................... 14

1.3.4. Dùng hệ thống bể lọc nước............................................................. 16

1.3.5. So sánh giữa các phương pháp xử lý sắt......................................... 17

1.3.6. Một số giai đoạn về công nghệ khử sắt trong nước cấp ................. 17

1.4. Tổng quan về vật liệu lọc...................................................................... 18

1.4.1. Than hoạt tính ................................................................................. 18

1.4.2. Cát thạch anh................................................................................... 20

1.4.3. Cát mangan ..................................................................................... 23

1.4.4. Sỏi ................................................................................................... 24

1.5. Thực tiễn tình hình xử lý sắt trong nguồn nước trên thế giới và trong nước... 25

1.5.1. Tình hình xử lý sắt trong nước trên thế giới................................... 25

1.5.2. Tình hình xử lý sắt trong nước ngầm được sử dụng trong nước

sinh hoạt với quy mô hộ gia đình tại khu vực nông thôn ở Việt Nam ..... 27

Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU................................................................................................................ 30

2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 30

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................... 30

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 30

2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu......................................................... 30

2.3. Nội dung nghiên cứu............................................................................. 30

2.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 31

2.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu ......................................................... 31

2.4.2. Phương pháp điều tra xã hội học .................................................... 31

2.4.3. Phương pháp lấy mẫu nước ............................................................ 32

2.4.4. Phương pháp phân tích ................................................................... 33

2.4.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm ....................................................... 33

2.4.6. Phương pháp xử lý số liệu .............................................................. 36

v

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................ 37

3.1. Đặc điểm và tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước ngầm tại xã Bản

Ngoại, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ..................................................... 37

3.1.1. Về điều kiện tự nhiên...................................................................... 37

3.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội.................................................................. 38

3.2. Khảo sát, đánh giá hàm lượng sắt trong nước ngầm một số khu vực

trên địa bàn xã Bản Ngoại............................................................................ 42

3.2.1. Nguồn cấp nước .............................................................................. 42

3.2.2. Điều tra, khảo sát chất lượng nguồn nước ngầm thông qua ý kiến

của người dân............................................................................................ 43

3.2.3. Đánh giá hàm lượng sắt có trong nước ngầm đã xử lý và chưa

qua xử lý của người dân............................................................................ 48

3.3. Nghiên cứu mô hình xử lý sắt trong nước nước ngầm......................... 50

3.3.1. Hiệu quả xử lý sắt trong nước ngầm bằng bể lọc qua 5 ngày lọc

đầu tiên...................................................................................................... 51

3.3.2. Hiệu quả xử lý sắt trong nước ngầm bằng bể lọc sau 8 ngày lọc

liên tục....................................................................................................... 54

3.3.3. Hiệu quả xử lý sắt trong nước ngầm bằng sinh học sau 10 ngày

lọc liên tục................................................................................................. 56

3.3.4. So sánh hiệu quả xử lý Fe đầu ra qua các mốc thời gian khác nhau .. 58

3.3.5. Đề xuất mô hình ứng dụng thực tiễn trên địa bàn xã Bản Ngoại ... 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................... 63

1. Kết luận .................................................................................................... 63

2. Kiến nghị.................................................................................................. 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 65

PHỤ LỤC

vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CO2 : Cacbonic

COD : Nhu cầu oxy hóa học

CuSO4 : Đồng sunfat

Fe : Sắt

Fe(OH)2 : Sắt (II) hidroxyt

Fe(OH)3 : Sắt (III) hidroxyt

FeCl2 : Sắt(II) clorua

FeO : Oxyt sắt

FeSO4 : Sắt sunfat

H2O : Nước

H2S : Hyđro sulfua

H2SO4 : Acid sunfuaric

HNO3 : Acid nitroric

KMnO4 : Kali pemanganat

O2 : Oxy

pH : Độ acid hay độ chua của nước

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam