Phương pháp hiệu quả xử lý nước sinh hoạt nhiễm asen nặng

Bạn rót một ly nước trong veo từ vòi, nhưng “trong” không đồng nghĩa với “an toàn”. Ở nhiều vùng đồng bằng và ven sông, asen (arsenic) xuất hiện tự nhiên trong tầng chứa nước; nó vô hình, không mùi, không vị – và đó mới là điều nguy hiểm.

Bài viết này tổng hợp kiến thức chuyên môn cập nhật, giải thích vì sao phải xử lý nước nhiễm asen, các chuẩn mực cần đạt, nguyên lý các công nghệ hiệu quả, đồng thời giới thiệu cấu hình bộ lọc nước giếng khoan 3 cấp khử asen và làm mềm do SKY Tech tối ưu cho điều kiện nước tại Việt Nam.

1) Asen là gì và vì sao nguy hiểm?

Asen (As) là nguyên tố có mặt tự nhiên trong trầm tích địa chất; trong nước ngầm, asen chủ yếu tồn tại ở dạng vô cơ As(III) (arsenit) và As(V) (arsenat). Inorganic arsenic được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) xếp nhóm 1 – chất gây ung thư cho người.

Điều này đồng nghĩa: phơi nhiễm dài hạn qua nước uống dù ở nồng độ thấp cũng làm tăng rủi ro ung thư da, phổi, bàng quang, gan… cùng nhiều tác động mạn tính khác (dày sừng lòng bàn tay/chân, rối loạn sắc tố, ảnh hưởng tim mạch, thần kinh).

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến nghị giới hạn arsenic trong nước uống là 10 µg/L (0,01 mg/L) – mức tham chiếu thiết kế đối với mọi hệ thống cấp nước an toàn.

2) Thực trạng nước nhiễm asen tại Việt Nam

Dải trầm tích châu thổ sông Hồng & sông Cửu Long có nhiều khu vực ghi nhận asen trong nước ngầm vượt khuyến nghị. Nghiên cứu kinh điển cho thấy tại Hà Nội và vùng phụ cận, nồng độ asen trung bình ở mẫu giếng hộ gia đình từng lên 159 µg/L (dao động 1–3050 µg/L), cao hơn đáng kể so với mức 10 µg/L của WHO. Những điểm nóng được nhắc tới gồm Hà Nam, Hưng Yên, một số quận/huyện Hà Nội… và nhiều tỉnh đồng bằng.

Thông điệp quan trọng: nước giếng khoan trong vắt vẫn có thể nhiễm asen. Vì asen không màu, không mùi, không vị – không thể nhận biết bằng cảm quan, bắt buộc cần phân tích mẫu.

3) Chuẩn mực & giới hạn: WHO, EPA và QCVN mới

• WHO: 10 µg/L asen trong nước uống (giá trị hướng dẫn).

• EPA (Mỹ): MCL (mức tối đa cho phép) cho arsenic là 10 µg/L.

• Việt Nam – QCVN 01-1:2024/BYT: Quy chuẩn mới về chất lượng nước sạch dùng cho mục đích sinh hoạt đã ban hành kèm Thông tư 52/2024/TT-BYT (31/12/2024), thay thế QCVN 01-1:2018/BYT. Quy chuẩn quy định giới hạn các thông số (trong đó có asen) và yêu cầu kiểm soát nội/ngoại kiểm. (Lưu ý: văn bản chính thức định nghĩa rõ nhóm thông số & giới hạn áp dụng; khi thiết kế, SKY Tech luôn bám mục tiêu ≤10 µg/L theo WHO/EPA hoặc nghiêm ngặt hơn nếu địa phương áp dụng tiêu chí chặt hơn).

4) Hiểu đúng cơ chế: As(III) vs As(V) & vì sao phải tiền oxy hóa

Trong xử lý, As(V) (dạng arsenat, tích điện âm) dễ loại bỏ bằng hấp phụ trên vật liệu oxit sắt/hydroxide, thay thế ion (anion exchange), hoặc màng RO. As(III) (arsenit) ở pH nước ngầm thường không mang điện, rất khó bắt giữ; do đó bước tiền oxy hóa để chuyển As(III) → As(V) là bắt buộc trước hầu hết công nghệ.

Các chất oxy hóa thường dùng: chlorine (clo), permanganat (KMnO₄), ozone (O₃); thời gian phản ứng có thể rất nhanh (≤ 1 phút) khi liều & điều kiện phù hợp.

5) Các công nghệ loại bỏ asen được chứng minh hiệu quả (đúng chuyên môn)

EPA đã chỉ ra nhóm BAT (Best Available Technologies) cho xử lý nước nhiễm asen gồm: hấp phụ trên alumina hoạt hóa (AA), coagulation/flocculation + lọc, anion exchange, vôi hóa – làm mềm (lime softening), thẩm thấu ngược (RO), điện thẩm tách (ED/EDR), oxy hóa + lọc (kết tủa đồng kết với sắt/mangan). Việc lựa chọn phụ thuộc đặc tính nước thô (sắt, mangan, phosphate/silicate, DOC, độ cứng, pH…) và mục tiêu vận hành/chi phí.

Các báo cáo trình diễn công nghệ cho thấy hấp phụ trên vật liệu nền oxit sắt/hydroxide (ví dụ: GFH, Bayoxide® E33…) vận hành đơn giản, hiệu quả rộng dải tải trọng asen; coagulation–filtration hiệu quả khi tỷ lệ Fe:As ≥ 20:1; anion exchange/RO đặc biệt hữu ích khi cần kiểm soát đồng thời nitrate/uran hay muốn “đánh chắc” ở point-of-use.

6) Giải pháp của SKY Tech: Hệ thống lọc đầu nguồn 3 cấp khử asen + làm mềm (POE) cho gia đình & cơ sở nhỏ

Dựa trên khảo sát thực địa tại miền Bắc & đồng bằng sông Hồng, SKY Tech phát triển mô hình POE (Point-of-Entry) “3 cấp – khử asen & làm mềm” nhằm xử lý nước giếng khoan, nước máy suy giảm chất lượng, hoặc nước hỗn hợp, đưa nước sinh hoạt về đúng/tiệm cận QCVN.

6.1. Sơ đồ dòng tổng quát

1. Tiền oxy hóa & lọc thô → 2) Hấp phụ/đồng kết tủa asen → 3) Làm mềm (cation exchange) → Khử trùng duy trì (nếu cần) → Bể chứa/điểm sử dụng.

Cấp 1 – Tiền oxy hóa & lọc thô (Fe/Mn/đục)

• Mục tiêu: Oxy hóa nhanh As(III)→As(V), chuyển Fe²⁺/Mn²⁺ thành dạng hydroxide kết tủa, khử mùi tanh, giảm độ đục, tạo điều kiện tối ưu cho cột lọc asen phía sau.

• Cấu hình gợi ý: Ejector venturi hoặc bơm định lượng chlorine/permanganat (liều được tính toán), cột lọc đa tầng: cát thạch anh, vật liệu MnO₂-based (greensand/pyrolusite) để xúc tác oxy hóa Fe/Mn; có đồng hồ áp, ORP để kiểm soát phản ứng.

• Kết quả mong đợi: Fe < 0,3 mg/L, Mn < 0,1 mg/L, giảm mùi/màu, As(III) được chuyển hóa.

Cấp 2 – Cột lọc asen (hấp phụ/đồng kết tủa chọn lọc)

• Mục tiêu: Loại bỏ asen đến/tốt hơn 10 µg/L.

• Phương án vật liệu:

  • Hấp phụ chuyên dụng: hạt oxit/hydroxide sắt (GFH/Bayoxide®…), hoặc alumina hoạt hóa (AA) cho nguồn pH phù hợp, DOC thấp, phosphate/silicate kiểm soát.

  • Đồng kết tủa: trong trường hợp sắt dư, có thể tối ưu Fe:As ≥ 20:1 để kéo As(V) ra khỏi nước qua lọc áp lực.

• Kiểm soát thiết kế: chọn tốc độ lọc (EBCT), chiều cao lớp vật liệu ≥ 1,0–1,2 m, bố trí vị trí lấy mẫu trước/sau cột để đánh giá đột phá (breakthrough) và lịch thay vật liệu.

Ghi chú chuyên môn: than hoạt tính rất hữu ích để khử mùi/clo/hữu cơ, nhưng không phải là vật liệu chính để khử asen. Đối với mục tiêu xử lý nước nhiễm asen, vật liệu nền sắt/alumina là lựa chọn “xương sống”.

Cấp 3 – Làm mềm nước (Cation exchange – Na⁺ cycle)

• Mục tiêu: Giảm độ cứng (Ca²⁺, Mg²⁺) để chống cáu cặn thiết bị, êm tay khi tắm giặt, kéo dài tuổi thọ đường ống.

• Vận hành: Nhựa cation mạnh tái sinh bằng NaCl; tích hợp van tự động (time/volume-based). Lập trình chu kỳ rửa ngược–hút muối–rửa chậm–rửa nhanh; theo dõi độ cứng vào/ra để tối ưu muối.

• Lưu ý: Sau làm mềm, TDS không giảm đáng kể. Nếu gia đình muốn nước uống trực tiếp, khuyến nghị bổ sung máy RO tại bếp (POU), hoặc tích hợp màng RO tuyến phụ trợ.

6.2. Thiết bị phụ trợ

• Bơm tạo áp & bơm định lượng (clo/KMnO₄/khử trùng).

• Van tự động (Auto/Smart valve) cho rửa ngược/tái sinh định kỳ; hỗ trợ giảm chi phí vận hành và giữ hệ ổn định.

• Đồng hồ áp, lưu lượng kế, ORP, pH, vị trí lấy mẫu trước/sau từng cấp.

• Ống & phụ kiện chuẩn áp lực, chống ăn mòn; bể chứa có nắp kín & thở lọc.

7) Vật liệu lọc & cách phối lớp tối ưu cho cột lọc asen

Để đạt hiệu quả ổn định, SKY Tech phối hợp đúng vật liệu – đúng vị trí – đúng mục tiêu:

1. Tầng cơ học: sỏi đỡ (cỡ hạt giảm dần) + cát thạch anh để giữ cặn huyền phù, hạn chế nghẹt lớp trên.

2. Tầng oxy hóa/xúc tác: vật liệu MnO₂-based (pyrolusite/greensand) ưu tiên khi Fe/Mn cao – vừa tạo bề mặt kết tủa Fe(OH)₃ “bẫy” asen, vừa khử mùi. (Không sử dụng MnO₂ như vật liệu hấp phụ asen chính – vai trò chủ yếu là xúc tác & loại sắt/mangan).

3. Tầng hấp phụ chọn lọc asen: GFH/Bayoxide® E33 hoặc alumina hoạt hóa – lựa chọn theo pH, phosphate/silicate, DOC. Có thể kết hợp lọc đồng kết tủa Fe:As ≥20:1 để tăng biên độ làm việc.

4. Tầng than hoạt tính (nếu cần): khử clo dư/mùi/hữu cơ sau oxy hóa – không dùng làm vật liệu khử asen chính.

5. Nhựa cation mạnh cho làm mềm (cột riêng sau khử asen).

8) Quy trình khảo sát – thiết kế – lắp đặt – nghiệm thu của SKY Tech

Bước 1 – Khảo sát & lấy mẫu

• Khảo sát giếng/khu vực, đánh giá lưu lượng cần thiết.

• Lấy mẫu chuẩn hóa (trước khi chứa/đi qua lõi lọc), ghi nhận màu/mùi/độ đục tại chỗ, đo nhanh pH/ORP.

• Chỉ tiêu phân tích khuyến nghị: As tổng & speciation (nếu có), Fe, Mn, NH₄⁺, PO₄³⁻, SiO₂, Cl⁻, SO₄²⁻, độ cứng, TDS, DOC, coliform.

Bước 2 – Kỹ thuật & đề xuất công nghệ

• Căn cứ vào chuẩn mục tiêu (WHO 10 µg/L và/hoặc QCVN áp dụng), lựa chọn: hấp phụ nền sắt hay coagulation–filtration; có/không RO POU.

• Tính liều oxy hóa, tốc độ lọc (EBCT), thể tích vật liệu, chu kỳ backwash.

Bước 3 – Lắp đặt & chạy thử

• Lắp bơm – van – instrument theo P&ID; rửa & xả sạch vật liệu mới.

• Chạy thử với nước thực tế, lấy mẫu trước/sau từng cột để tinh chỉnh.

Bước 4 – Nghiệm thu & đào tạo

• Đo asen sau xử lý; nếu cần, hiệu chỉnh liều oxy hóa hoặc giảm tốc độ lọc.

• Bàn giao tài liệu: sơ đồ hệ, thông số đặt van, lịch bảo trì, checklist vận hành.

9) Vận hành, bảo trì & chi phí vòng đời

• Rửa ngược (backwash): định kỳ theo độ chênh áp hoặc ngày/tuần; đặc biệt cột xúc tác Fe/Mn cần rửa để giải phóng bùn Fe(OH)₃.

• Hấp phụ asen (GFH/E33/AA): theo dõi đột phá bằng lấy mẫu As sau cột; thời điểm thay phụ thuộc tải lượng và nước thô (phosphate/silicate cao làm giảm công suất hấp phụ). Có thể tái sinh/tái hoạt trong một số mô hình, nhưng cần đánh giá tính kinh tế & an toàn bùn thải.

• Nhựa làm mềm: tái sinh bằng muối NaCl; định kỳ vệ sinh bồn muối, kiểm tra van Auto.

• Khử trùng duy trì: mục tiêu 0,2–0,5 mg/L Clo tự do ở bể chứa/đầu ra xa (nếu có đường ống dài), cân bằng giữa an toàn vi sinh và không gây mùi.

• Chi phí vòng đời (TCO): ngoài đầu tư ban đầu, phần đáng kể nằm ở vật liệu hấp phụ asen và muối tái sinh; tối ưu bằng đo speciation, giảm phosphate/silicate, tối ưu EBCT, giám sát online ORP/pH để tránh lãng phí hóa chất.

10) Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1) Dấu hiệu nào cho thấy nước nhà tôi có nhiễm asen?
Không có dấu hiệu cảm quan. Cần phân tích mẫu. Nếu giếng ở đồng bằng/ven sông, đặc biệt khu vực từng ghi nhận asen cao (Hà Nam, một số huyện Hà Nội, Hưng Yên…), nên xét nghiệm định kỳ.

2) Tôi đã có cột than hoạt tính. Có đủ để loại bỏ asen không?
Không. Than hoạt tính chủ yếu xử lý mùi/clo/hữu cơ. Để khử asen, cần vật liệu nền sắt/alumina, đồng kết tủa với sắt, anion exchange hoặc RO sau tiền oxy hóa.

3) Vì sao một số nơi yêu cầu tiền oxy hóa trước khi lọc asen?
Vì As(III) rất khó loại bỏ; chuyển As(III)→As(V) bằng clo/KMnO₄/ozone giúp tăng hiệu suất hấp phụ/lọc. Nhiều hướng dẫn cho thấy thời gian oxy hóa có thể <1 phút khi điều kiện thích hợp.

4) Tôi nên đặt mục tiêu sau xử lý là bao nhiêu?
≤10 µg/L theo WHO/EPA là mục tiêu thiết kế phổ biến. Với địa phương áp dụng QCVN 01-1:2024/BYT hoặc tiêu chí chặt hơn, SKY Tech sẽ thiết kế theo ngưỡng nghiêm ngặt hơn (tham chiếu quy chuẩn địa phương & hợp đồng cấp nước).

5) Có cần RO toàn nhà không?
Không bắt buộc. POE 3 cấp đã đưa nước về tiêu chuẩn sinh hoạt (tắm giặt, vệ sinh). Với nước uống trực tiếp, khuyến nghị máy RO tại bếp (POU) để đảm bảo an toàn đa tham số (asen, nitrat, vi sinh…).

6) Chu kỳ thay vật liệu lọc asen là bao lâu?
Phụ thuộc nước thô (As/Fe/Mn/phosphate/silicate), lưu lượng, EBCT. SKY Tech luôn đặt vị trí lấy mẫu sau cột để theo dõi breakthrough và lên lịch thay thế tối ưu – tránh thay sớm gây tốn kém, cũng không để trễ gây vượt chuẩn.

7) Tôi có nghe nói “thiết bị xử lý được nước nhiễm asen rất cao (gấp nhiều lần chuẩn)”. Có đúng không?
Có thể thiết kế xử lý cho nguồn asen cao – với tiền oxy hóa, đa tầng hấp phụ, đồng kết tủa, hoặc kết hợp RO. Tuy nhiên, phải dựa trên mẫu thử & pilot, và tính phương án quản lý bùn thải theo quy định.

11) Liên hệ chuyên gia xử lý nước nhiễm asen – SKY Tech

SKY Tech – 15 năm kinh nghiệm tư vấn – thiết kế – lắp đặt hệ lọc nước đầu nguồn, cột lọc asen, hệ làm mềm, hệ RO POU/POE cho hộ gia đình, nhà xưởng, cơ sở dịch vụ.

Quy trình làm việc chuẩn chuyên môn: nhận thông tin → khảo sát & lấy mẫu → đề xuất cấu hình 3 cấp khử asen & làm mềm phù hợp → lắp đặt/hiệu chỉnh → kiểm nghiệm sau lắp đặt → chuyển giao vận hành & lịch bảo trì định kỳ.

Kết luận

Asen là rủi ro “ẩn hình” trong nước giếng khoan. Muốn nước sinh hoạt an toàn, cần bám chuẩn WHO/EPA và QCVN, hiểu đúng speciation (As(III)/As(V)), triển khai tiền oxy hóa và vật liệu hấp phụ chuyên dụng.

Mô hình 3 cấp – khử asen + làm mềm của SKY Tech được tối ưu từ thực địa Việt Nam, đáp ứng nhiều loại nguồn nước, dễ vận hành, bảo trì, và có lộ trình chi phí minh bạch.

Nếu bạn đang cần một giải pháp xử lý nước nhiễm asen đúng chuyên môn – hiệu quả – bền vững, hãy liên hệ SKY Tech để được khảo sát & tư vấn miễn phí ngay hôm nay.

SKY TECHNOLOGY JSC
Văn phòng:     Số 649 Lĩnh Nam, Phường Vĩnh Hưng, Hà Nội
Hotline:          0981 694 675 (Zalo, Phone)
Website:        www.nuocnongtong.com   –   Email:    skytech6886@gmail.com