Asen là gì? Làm sao để xử lý nước thải nhiễm Asen?

Hiện nay, tình trạng nước thải, nước ngầm, nước cấp,… hay thậm chí là trong nước uống của con người xuất hiện khá nhiều, gây nguy hiểm đến sức khỏe và môi trường sống. Tuỳ thuộc vào mô hình sản xuất hay kinh doanh khác nhau mà chúng ta sẽ ứng dụng phương pháp xử lý nước thải nhiễm Asen khác nhau. Trong bài viết này hãy cùng Biogency tìm hiểu đó là những phương pháp nào nhé!

Tìm hiểu về nguồn gốc của Asen trong nước thải

Nguyên tố hóa học Asen có độc tính rất cao, nếu tồn tại với hàm lượng lớn trong nước sinh hoạt hoặc nước ngầm, nếu tiếp xúc với liều lượng lớn sẽ dễ ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm asen, nhưng nguyên nhân quan trọng nhất vẫn là sự suy thoái của các tầng chứa nước, phong hóa các lớp khoáng sản chứa asen và chuyển chúng thành asen hòa tan hoặc sinh ra asen trong quá trình sản xuất, nông nghiệp và công nghiệp.

Hợp chất asen được chia thành hai loại:

• Asen hữu cơ: Là một loại asen vô hại đối với cơ thể con người và tồn tại trong nhiều mô động thực vật
• Asen vô cơ: Chúng được tìm thấy trong các loại đá có độc tính cao, chủ yếu từ quá trình sản xuất công nghiệp.

Nguồn nước ngầm, nước giếng, nước thải công nghiệp hay cả nước sinh hoạt ở một số địa điểm hiện nay đã và đang trong tình trạng nhiễm asen rất nghiêm trọng. Tại nhiều khu vực người dân sử dụng nhưng không biết cách xử lý nước thải chứa Asen nên ít nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng.

Xem thêm: Khử Bari trong nước thải

Cách xử lý nước thải nhiễm Asen

Có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải chứa Asen đã được nghiên cứu và áp dụng ở hầu hết các nơi trên thế giới và cả Việt Nam. Nhưng hầu hết sẽ tập trung vào các phương pháp như hóa học, hóa lý và sử dụng màng sinh học.

Phương pháp hoá học

Phương pháp oxy hóa

Với môi trường khi pH <9,2 với dạng asen hóa trị III (arsenite) phần lớn phải tích điện xử lý và các công nghệ xử lý khác đều có hiệu quả khi xử lý asen hóa trị V (arsenate). Đây là nguyên nhân khiến quá trình oxy hoá không loại bỏ Asen ra khỏi hỗn hợp, do cần thêm sự hỗ trợ của quá trình kết tủa, hấp thụ, trao đổi ion,… Oxy hóa bào gồm quá trình sử dụng không khí để Oxy hóa Asen, kết hợp sử dụng chất hoá học hỗ trợ quá trình này.

Phương pháp oxy hoá bằng năng lượng mặt trời

Đây là một quá trình đơn giản để xử lý asen trong nguồn nước cấp, bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời để quang oxy hóa As (III) thành As (V), sau đó tách As (V) ra khỏi nước bằng cách hấp phụ bằng hạt Fe (III). Thêm một vài giọt chanh có thể làm tăng hiệu suất của phản ứng quang oxy hóa, giúp hình thành các bông keo Fe(III). Phương pháp này có hiệu quả khi hàm lượng sắt trong nước ngầm ít nhất là 3 mg/l và cường độ bức xạ UV-A đạt 50 Wh/m2.

Chưng cất bằng năng lượng mặt trời

Ta có thể sử dụng thiết bị chưng cất bằng năng lượng mặt trời,  để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm bởi vi khuẩn và asen. Sau xử lý được làm nóng và bay hơi bằng năng lượng mặt trời, quá trình tiếp ngưng tụ trên bề mặt bên trong của bề mặt tấm thu và chảy trực tiếp vào bể chứa. 

Phương pháp hoá lý

Keo tụ – Kết tủa

Để loại bỏ Asen ra khỏi nước, quá trình này tiến hành xử lý nước thải bằng cách làm mềm nước bằng vôi hoặc muối kim loại. Đây là phương pháp có khả năng loại bỏ hoàn toàn asen, độ đục, flo, mangan, sắt, flo và những chất rắn lơ lửng. Các muối kim loại được sử dụng phổ biến nhất trong quá trình này có thể kể đến như sắt sunfate, sắt clorua, muối nhôm,… với hiệu quả xử lý có thể đạt tới 99%, đảm bảo nồng độ asen < 1g/l 

Phương pháp hấp phụ

Oxit sắt, oxit titan, hematule, oxit silic, boxit, nhựa tổng hợp, quặng oxit mangan, xenlulo, dioxit mangan, chitin, chitosan,… là một số vật liệu hấp thụ cần thiết cho quá trình xử lý nước thải chứa asen. Điểm riêng biệt của quá trình này là hiệu suất xử lý phụ thuộc vào việc sử dụng chất oxy hóa trong quá trình hấp phụ asen. Trong số đó, vật liệu hấp phụ nhôm hoạt tính được sử dụng nhiều nhất vì khả năng xử lý nước có hàm lượng chất rắn hòa tan cao. Nhôm hoạt tính có thể hấp phụ và khử asen trong nước từ 5-10%. Phương pháp này tương đối dễ thực hiện và thường được áp dụng xử lý nước thải quy mô vừa và nhỏ.

Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là quá trình chuyển đổi ion qua lại giữa pha rắn và pha lỏng, công nghệ hoạt động tương đối phức tạp do đó không phù hợp lắm với quy mô vừa và nhỏ. Bằng cách sử dụng các vật liệu trao đổi anion có tính axit mạnh, các ion asen có thể được loại bỏ dễ dàng. Nếu sử dụng các vật liệu đó, bạn có thể dùng dung dịch muối NaCl để hoàn nguyên chất  bão hòa asen trong nước thải. Sau quá trình xử lý, nồng độ asen sau có thể đạt mức < 2 ppb.

Phương pháp lọc

Để xử lý Asen, ta có hai phương pháp lọc cơ bản:

+ Phương pháp lọc được thực hiện trong bộ lọc cát, và  có kết tủa Fe (III) được lắng đọng trên bề mặt của các hạt cát. Sắt (II) trong nước tồn tại dưới dạng hòa tan và được oxy hoá để tạo thành sắt (III). Đồng thời, sắt (III) sẽ được hấp phụ trực tiếp trên bề mặt của lớp cát nên Asen trong nước được hấp phụ ngay vào lớp Fe (OH)3 và lưu lại ở trong lớp lọc. Sau khi nước thải qua bể lọc, hàm lượng Asen sẽ dễ dàng được loại bỏ.

+ Phương pháp lọc màng bán thấm có thể tách và cho phép asen hay bất kỳ chất rắn hòa tan nào đi qua để làm sạch nước. Một số loại màng thường được sử dụng như là màng vi lọc, thẩm thấu ngược, thẩm thấu điện, siêu lọc, lọc nano,…

Phương pháp kích hoạt Alumina

Sử dụng chất Alumina (Al2O3) có bề mặt hấp phụ tốt, khả năng hấp phụ từ 200-300m2/g. Khi nước thải đi qua cột nhôm đã hoạt hóa, asen sẽ dễ dàng bị hấp phụ trên bề mặt của các hạt nhôm đã được hoạt hóa. Tháp nhôm được bão hòa một phần từ trên xuống dưới, và alumina được thực hiện bằng cách tiếp xúc với lượng xút ăn da (NaOH) trung bình tới 4%. Để quá trình loại bỏ asen hiệu quả, giá trị pH cần được kiểm soát ở ngưỡng trên dưới 8,2  là thích hợp.

Tham khảo: Khử Cadmiun trong nước thải

Kết hợp công nghệ sinh học sau quá trình xử lý hoá lý

Sau khi xử lý Asen trong nước, có thể kết hợp công nghệ sinh học để xử lý các hợp chất còn lại. Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học để xử lý nước thải là sử dụng hoạt động của vi sinh vật để xử lý các chất hữu cơ hòa tan và các chất ô nhiễm vô cơ khác có trong nước thải như hydro sunfua, sunfit, amoniac, nitơ,… để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Nói chung, các phương pháp xử lý sinh học có thể được chia thành hai loại phổ biến là:

• Phương pháp kỵ khí: sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện kỵ khí;
• Phương pháp hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí có khả năng hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục.

Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, bao gồm chất keo và các chất phân tán nhỏ, cần phải di chuyển trong tế bào vi sinh vật theo ba giai đoạn chính sau:

+ Sự chuyển chất ô nhiễm từ pha lỏng lên bề mặt tế bào vi sinh vật;

+ Do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào, nó khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm;

+ Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.

Tốc độ oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng tạp chất và độ ổn định của nước thải cấp vào hệ thống xử lý. Trong những điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa là động lực học chất lỏng, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, chất dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng.

Hiện này men vi sinh Microbe-Lift chính là dòng sản phẩm giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải bằng cách ứng dụng men vi sinh hiện đại được nuôi cấy chọn lọc, giúp hỗ trợ tối đa quá trình trình vận hành của hệ thống xử lý nước thải. Chẳng hạn như:

+ Microbe-Lift IND men vi sinh xử lý BOD, COD, TSS trong nước thải 

+ Microbe-Lift N1 giúp tăng hiệu quả xử lý Nitơ, Ammonia; 

+ Microbe-Lift SA  men vi sinh giúp xử lý bùn.

Tham khảo: Xử lý nước thải mạ Crom

_____________________

Tuỳ thuộc vào tính chất và quy mô sản xuất, chúng ta sẽ áp dụng các phương pháp phù hợp cho quá trình xử lý nước thải nhiễm Asen một cách phù hợp. Mong rằng bài viết trên có thể giúp bạn định hướng và lựa chọn được một phương pháp phù hợp giúp kiểm soát tối ưu nguồn nước thải nhiễm Asen. Ngoài ra để được tư vấn thêm về các phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, xin hãy liên hệ ngay với Biogency qua hotline: 0909 538 514

Tài liệu tham khảo:

• Xử lý Asen trong nước ngầm bằng cát phủ Oxit Sắt (IOCS) không dùng hóa chất – VWSA
• Xử lý nước ngầm nhiễm Asen (nawapi.gov.vn)
• Microsoft Word – YM4167.doc (iop.org)
• Hayat, K., Menhas, S., Bundschuh, J. and Chaudhary, H.J., 2017. Microbial biotechnology as an emerging industrial wastewater treatment process for arsenic mitigation: a critical review. Journal of Cleaner Production, 151, pp.427-438.
• Amen, R., Bibi, I., Shahid, M., Niazi, N.K., Zulfqar, A., Nawaz, M.F., Shakoor, M.B., Mukhtar, A. and Rehman, T., 2021. Developments in Nanoadsorbents for the Treatment of Arsenic-Contaminated Water. In Arsenic Toxicity: Challenges and Solutions (pp. 325-361). Springer, Singapore.
• Zhaohua, H.A.N.C.Z.L.Z.O. and Yongming, L.U.O., 2011. RESEARCH PROGRESS OF ARSENIC-CONTAMINATED WASTEWATER TREATMENT BY ADSORPTION METHOD [J]. Environmental Chemistry, 2.

source https://microbelift.vn/xu-ly-nuoc-thai-nhiem-asen/