xử lý Asen trong nước bằng quá trình lọc sinh học - Xử lý nước cấp, xử lý nước thải, thiết bị lọc azud, lọc nước

1. Dụng cụ
– Máy hấp thụ nguyên tử AAS – 6800 (Shimadzu, Japan).
– Máy khuấy điều chỉnh được tốc độ Jar test JLT6 – Ý.
– Kit thử asen: Arsen – Test (Merck, Đức).
– Máy đo pH, DO, ORP, EC .
– Các bình tam giác, phễu, giấy lọc, dụng cụ thí nghiệm (bình tam giác, ống đong, pipet các loại)….

2. Vật liệu lọc
Vật liệu lọc là hạt kemrazit được sàng để chọn các loại có kích thước từ 1-3 mm và 3-5 mm. Tùy mỗi giai đoạn vận hành của hệ thống mà kích thước vật liệu lọc sử dụng thay đổi sử dụng trong các khoảng kích thước trên. Kemrazit được tạo ra khi nung Bentonit (một loại sét cấu thành bởi các khoáng vật thuộc nhóm hấp phụ như monmorilonit, beidelit, nontronit, scapolit,…), chúng có khả năng trương nở lớn trong nước, tính hấp phụ và trao đổi ion cao.

Sơ đồ hệ lọc sinh học :

nhiem-asen-1

3. Quy trình và điều kiện thực nghiệm
Quy trình thực nghiệm:
Khởi động hệ thống: Để khởi động hệ thống, vi khuẩn bản địa có khả năng ôxy hóa sắt, mangan (IRB) được cấy vào vật liệu lọc bằng cách tưới nước ngầm chứa Fe2+, Mn2+ và Asen vào cột lọc trong một thời gian nhất định để vi sinh vật phát triển và thích nghi dần với điều kiện làm việc, cho tới khi hệ đạt được trạng thái cân bằng. Khi đó Fe2+, Mn2+ sẽ được IRB ôxy hóa thành Fe3+, Mn4+ và tạo thành kết tủa oxit FeOx, MnOx. Những kết tủa oxit này hình thành trên bề mặt vật liệu lọc sẽ hấp phụ asen lên bề mặt của nó. Kết quả cuối cùng là cả sắt, mangan và asen được lọc và loại bỏ ra khỏi nước.
Quy trình thực nghiệm diễn ra như sau: Nước ngầm được bơm trực tiếp từ giếng khoan (Trường mầm non xã Tự Nhiên, huyện Thường Tín, Hà Nội) vào thùng chứa nước thô. Tiếp đó, nước thô được bơm cấp nước thô (có thể điều chỉnh được lưu lượng) bơm vào khoảng không phía trên cột lọc, chảy xuống tự nhiên. Nước đi qua lớp vật liệu lọc và ta thu được nước đã xử lý ở đáy cột lọc. Nước đã xử lý được đưa sang thùng chứa nước đã xử lý. Sau một khoảng thời gian hoạt động nhất định, tiến hành quá trình rửa lọc ngược định kỳ sử dụng nước đã xử lý bằng bơm rửa lọc ngược. Lưu lượng nước được theo dõi và xác định bằng lưu lượng kế điện tử (Endress + Hauser, Đức) lắp trên đường ống dẫn nước. Tùy vào giai đoạn nghiên cứu mà lượng asen được bổ sung vào khác nhau vào nước thô trước khi lên cột lọc sinh học bằng bơm định lượng cấp asen bổ sung. Định kỳ lấy mẫu nước trước và sau khi xử lý, cũng như tại một số vị trí khác nhau trên cột lọc để phân tích các chỉ tiêu cần khảo sát. Các mẫu dùng để phân tích các thông số As, Mn, Fe và NH4+ được axit hóa bằng các loại axit với liều lượng thích hợp cho từng đối tượng và được bảo quản trong tủ lạnh.

Kí hiệu các vị trí lấy mẫu trong quá trình thực nghiệm như sau:
(1): vị trí nước thô chảy vào thùng chứa nước thô
(2): vị trí nước thô trong thùng chứa nước thô
(3): vị trí nước ở phần trên cột lọc
(4): vị trí nước ở phần dưới cột lọc
(5): vị trí nước sau xử lý chảy vào thùng chứa
(6): vị trí nước sau xử lý trong thùng chứa
Điều kiện thí nghiệm:
Hệ thống hoạt động tự động, thiết bị gồm có: cột lọc sinh học (Cột lọc được làm từ nhựa PVC có đường kính là 0,2 m; chiều cao 2,5 m. Sử dụng vật liệu lọc là hạt kemrazit (sỏi nhẹ) sẵn có trên thị trường Việt Nam. Vật liệu được sàng chọn lấy các loại kích thước hạt từ 1-3 mm và 3-5 mm. Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1m), bơm ở giếng khoan (công suất 750 W), 2 bơm định lượng bơm cấp nước thô và bơm nước rửa lọc ngược. Hệ hoạt động với tốc độ lọc và tốc độ hồi lưu thay đổi theo từng giai đoạn nghiên cứu được điều khiển bởi bơm định lượng. Ngoài ra, hai thùng chứa nước thô và nước sau khi xử lý, với thể tích thùng chứa nước thô là 300 lít (thể tích giữa 2 mức trên và dưới của thùng là 140 lít) và thể tích thùng chứa nước sau khi xử lý là 500 lít.
Hệ làm việc theo 2 chế độ: liên tục (trong khoảng 5 tháng đầu) và gián đoạn (hoạt động 1 h, nghỉ 3 h) trong thời gian tiếp theo (do mực nước ngầm bị sụt giảm). Quá trình rửa lọc: 10 phút, chu kỳ vận hành 12 giờ vận hành, lưu lượng từ 1,0-1,8 m3/h.
Các chế độ thực nhiệm với Q (l/h): lưu lượng lọc; V: tốc độ lọc:

nhiem-asen-2